Der witterungsbedingte Fahrbahnzustand stellt durch die Reduzierung der Griffigkeit aufgrund von Nässe oder Glätte eine entscheidende Größe für die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer dar. Deshalb erfolgt mittels Streckenbeeinflussungsanlagen (SBA) eine an die vorherrschenden Umfeld- und Verkehrsbedingungen angepasste Steuerung des Verkehrs auf Autobahnen. Auf Basis der derzeit üblichen Umfelddatenerfassung im Rahmen von SBA lässt sich der Fahrbahnzustand räumlich-zeitlich nicht lückenlos bestimmen. Daher wird in dieser Arbeit ein Modell entwickelt, das neben den herkömmlichen, stationär erfassten Umfelddaten auch fahrzeuggenerierte mobil erfasste Daten (sogenannte extended floating car data - xFCD) fusioniert. Mit diesem sogenannten Erweiterten Fahrbahnzustand-Modell wird die Erfassung witterungsbedingter Fahrbahnzustände auf Autobahnen verbessert. Um geeignete fahrzeuggenerierte Daten als Eingangsgrößen zu identifizieren, werden mit zwei Serienfahrzeugen Befahrungen durchgeführt und die an den Fahrzeug-CAN (Controller Area Network)-Bus vorliegenden xFCD analysiert und Vergleichswerten aus dem Testfeld für Umfelddatenerfassung in SBA Eching Ost" gegenübergestellt. Ais Resultat dieser Untersuchung werden die fahrzeuggenerierten Informationen zu Lufttemperatur, Wischerstufe, Nässeerkennung, Frontwaschen und Fahrzeuggeschwindigkeit in das Modell eingebunden. Es stehen keine fahrzeuggenerierten Daten zur Verfügung, die eine direkte Aussage zum witterungsbedingten Fahrbahnzustand ermöglichen. Das Erweiterte Fahrbahnzustand-Modell ist modular aufgebaut und weist die folgenden Funktionalitäten auf: 1.Aufbereitung der Eingangsdaten und Lokalisierung von Fahrzeugen im Streckennetz (Input-Modul) 2. Ermittlung von streckenbezogenen Aussagen zu witterungsbedingten Fahrbahnzuständen, Glättewarnungen, Temperaturen und Nässe auf Basis fusionierter xFCD und stationär erfasster Umfelddaten im sogenannten xFBZ-Modul 3. Anwendungsspezifische Aufbereitung der Modellergebnisse und Fusion der auf einzelnen Fahrzeugen basierenden Ergebnisse zu einer Gesamtaussage (Output-Modul) 4. Qualitätssicherung für Daten, Prozesse, Module und Modelle im Qualitäts-Modul. In dem Modell wird Fuzzy-Logik eingesetzt, die sich insbesondere aufgrund der Unscharfe von Umfeldinformationen sehr gut für deren Interpretation und Verarbeitung eignet. Für die mittels des Erweiterten Fahrbahnzustand-Modells ermittelten verbesserten streckenbezogenen Informationen zum witterungsbedingten Fahrbahnzustand wird dargelegt, welche technischen, funktionalen und organisatorischen Anforderungen erfüllt werden müssen, um sie in die Praxis einzubinden und so zu einem optimierten Betrieb von SBA beitragen zu können. Ergänzend werden rechtliche und wirtschaftliche Aspekte einer Integration des entwickelten Erweiterten Fahrbahnzustand-Modells in die SBA behandelt. Da das Modell aufgrund fehlender weiterer datenliefernder Fahrzeuge und Kommunikationsinfrastruktur nicht implementiert wird und somit keine Evaluation der Modellergebnisse durchgeführt werden kann, wird in Anlehnung an eine sogenannte SWOT-Analyse eine kritische Einordnung der Arbeit durchgeführt. Hierfür werden das methodische Vorgehen der Modellentwicklung und die Resultate strukturiert analysiert und darauf basierend Empfehlungen zum weiteren Vorgehen gegeben. Dabei werden auch mögliche Einflüsse zukünftiger Entwicklungen und Technologien diskutiert. Für eine Praxiseinführung sind die derzeit bestehenden Defizite in der fahrzeugseitigen Bereitstellung, und Standardisierung der xFCD, sowie in Übertragung und Empfang der Daten zu beheben.
Due to the reduction of grip as a consequence of moisture or sleekness the weather related surface condition is an important parameter for the safety of road traffic. Thus, Line Control Systems (LCS) control traffic on motorways according to current weather and traffic conditions. Based on the present acquisition of road weather data within LCS, there is no possibility to consistently determine road surface condition spatiotemporal. Therefore, a model is developed, which fuses conventional stationary acquired road weather data with mobile vehicle generated data (extended floating car data - xfcd). This so called extended road surface status-model improves the determination of weather related road surface conditions on motorways. In order to identify appropriate vehicle generated data as input data, trips were carried out with two ordinary vehicles, xfcd were saved from vehicle's CAN (Controller Area Network)-bus. In the frame of subsequent data analysis xfcd were compared to reference values derived from the German test site for road weather data acquisition. As a result of these analyses, vehicle generated information on air temperature, wiper status, wiper's moisture detection and front washing as well as vehicle's velocity were used in the model. Currently no vehicle generated data allowing a direct inference on weather related road surface conditions are available. The extended road surface status-model is modular and features the following functionalities: 1. Preparation of input data and map matching of vehicles (so called Input-Module) 2. Determination of stretch-wise information on weather related road surface conditions, temperatures and moisture, warnings against sleekness based on the fusion of xfcd and stationary acquired road weather data within the so called xFBZ-Module 3: Specific preparation of the model's results and fusion of results, which are based on single vehicles (Output-Module) 4: Quality management for data, processes, modules and models within the so called Quality-Module. Fuzzy-logic is used for interpretation and processing of road weather data and xfcd. There is a discussion of technical, functional, organizational, legal and economic requirements for integrating the road surface status-model in LCS. As the model is not implemented to practice due to missing communication infrastructure and vehicles being able to provide xfcd, the model's results have not been evaluated yet. Hence, based on so called SWOT-analyses, a critical analysis of the work is carried out. For this purpose the methodology of model development and the results are analyzed. Based on this, recommendations for further procedure are given. Potential effects of future developments and technologies are discussed.
Nutzung fahrzeuggenerierter Daten zur Ermittlung des witterungsbedingten Fahrbahnzustands in Streckenbeeinflussungsanlagen
Using vehicle generated data in order to determine weather related road surface conditions in lane control systems
2014
181 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
European Patent Office | 2017
|European Patent Office | 2017
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