DE102018220167A1 - Prädiktive Vermeidung von Spurrinnenbildung auf Fahrbahnen - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist ein Steuergerät zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Fahrzeuges, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, eine Trajektorie für das Führen des Fahrzeuges in einer Weise zu berechnen, dass eine lokale Flächenbelastung einer Fahrbahn des Fahrzeugs durch ein Befahren der Fahrbahn durch das Fahrzeug wenigstens reduziert und/oder entlang von mindestens einer Fahrspurbreite verteilt ist. Des Weiteren sind ein Verfahren zum Ermitteln einer Trajektorie, ein Verfahren zum Ermitteln von Zustandsinformationen von mindestens einer Fahrbahn sowie eine Recheneinheit offenbart.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere für ein zumindest teilautomatisiert betreibbares Fahrzeug, ein Verfahren zum Berechnen einer Trajektorie, ein Verfahren zum Ermitteln von Zustandsinformationen von mindestens einer Fahrbahn sowie eine Recheneinheit.
  • Stand der Technik
  • Dauerhaftes Befahren gleicher Fahrbahnen durch Fahrzeuge kann Spurrinnen in den Fahrbahnen und Straßenschäden im Asphaltbelag verursachen. Insbesondere bei dem Einsatz von schweren Fahrzeugen wie Baufahrzeugen, Personenbeförderungswagen, Nutzfahrzeugen und Lastkraftwagen kommt es oft zu einer starken Beanspruchung des Straßenbelages. Zusätzlich kann diese Belastung der Fahrbahnen durch ein erhöhtes Fahrzeugaufkommen verstärkt werden.
  • Künftig werden zudem Fahrzeugkolonnen, insbesondere sogenannte Platoons, eingesetzt, bei denen eine Gruppe von automatisiert betreibbaren Fahrzeugen hintereinander die gleiche Trajektorie befährt. Derartige Fahrzeugkolonnen können die Beanspruchung der Fahrbahnen verstärken. Bei der Berechnung von Fahrzeugtrajektorien wird bevorzugt ein gleicher Abstand quer zur Fahrtrichtung zwischen den Seitenmarkierungen der Fahrbahn und den Fahrzeugen gewählt bzw. eine mittige auf der Fahrbahn verlaufende Trajektorie berechnet, wodurch die Fahrbahn stets in den gleichen Bereichen beansprucht wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Vermeiden oder zumindest zum Reduzieren von Spurrinnen bzw. Spurrillen in Fahrbahnoberflächen vorzuschlagen.
  • Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät, insbesondere zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Fahrzeuges bereitgestellt. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, eine Trajektorie für das Führen des Fahrzeuges in einer Weise zu ermitteln bzw. zu berechnen, dass eine lokale Flächenbelastung einer Fahrbahn des Fahrzeugs beim bzw. durch das Befahren der Fahrbahn durch das Fahrzeug wenigstens reduziert und/oder entlang von mindestens einer Fahrspurbreite verteilt ist. Das heißt, mit anderen Worten, die ermittelte Trajektorie sieht ein quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs definiertes Führen des Fahrzeugs auf der Fahrbahn vor, um eine lokale Flächenbelastung einer Fahrbahn des Fahrzeugs beim bzw. durch das Befahren der Fahrbahn durch das Fahrzeug wenigstens zu reduzieren und/oder entlang von mindestens einer Fahrspurbreite zu verteilen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen bzw. Ermitteln einer Trajektorie von zumindest einem Fahrzeug, mit mindestens einem Steuergerät bereitgestellt. In einem Schritt wird eine Fahrbahnbelastung einer Fahrbahn des Fahrzeugs entlang einer voraussichtlichen Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt. Anschließend wird ein Verlauf der Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Belastungen der Fahrbahn durch das Fahren des Fahrzeugs berechnet bzw. ermittelt.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln von Zustandsinformationen von mindestens einer Fahrbahn bereitgestellt, wobei Oberflächenprofile durch Fahrzeugsensoren und/oder Infrastruktursensoren ermittelt und in einer Karte gespeichert werden.
  • Durch das Steuergerät und das Verfahren kann eine Berechnung von Trajektorien durchgeführt werden, welche Spurrinnenbildung vermeidet, da Fahrbahnbelastungen bei dem Verlauf der Trajektorie durch das Steuergerät berücksichtigt werden. Hierdurch können neben der Vermeidung einer Entstehung von Spurrinnen auch bestehende Spurrinnen in der Fahrbahn geebnet oder nicht zusätzlich belastet werden.
  • Mit Hilfe einer Berechnung oder Schätzung von Straßenflächenbelastungen und Aufstandszeiten durch Eintrag und Auswertung in globalen und/oder semantischen Karten kann eine belastungsoptimierte Trajektorienplanung für Fahrzeuge umgesetzt werden. Insbesondere kann eine gleichmäßige Verteilung der Radlasten von Fahrzeugen in den befahrbaren Fahrgassen bzw. Fahrspuren der Fahrbahnen realisiert werden, wenn beispielsweise Fahrzeuge innerhalb einer Fahrspur quer zur Fahrtrichtung versetzt betreibbar sind, sodass stets unterschiedliche Abschnitte der Fahrspur belastet werden. Somit können beispielsweise Fahrspuren in ihrer Breite effektiver ausgenutzt werden, wenn Fahrzeuge die Spur beispielsweise auch außermittig befahren.
  • Zum Bestimmen der Fahrzeugbelastung können Fahrzeugparameter, wie beispielsweise Fahrzeugmasse und Masse der Zuladung, Radstand, Reifengröße, Achsenzahl und dergleichen manuell definiert oder durch Sensoren gemessen werden. Zusammen mit den bekannten und/oder durch Sensoren ermittelbaren Fahrzeugparametern können eine Fahrbahnbelastung bzw. eine Lastverteilung und damit die Radlasten auf den Fahrspuren der Fahrbahn durch das Steuergerät bestimmt bzw. ermittelt bzw. berechnet werden. Die Fahrbahnbelastung kann insbesondere als eine Flächenbelastung ausgestaltet sein, die über Fahrzeugräder auf die Fahrbahn einwirkt und somit eine plastische Verformung der Fahrbahnoberfläche bewirken kann.
  • Die Fahrbahnbelastung kann beispielsweise durch Reduzieren einer Fahrzeuggeschwindigkeit, durch Ändern des Verlaufs der Trajektorie, beispielsweise durch versetztes Fahren oder durch abweichende Kurvenradien, und dergleichen verringert werden.
  • Bevorzugterweise können die voraussichtlichen Trajektorien von schweren Fahrzeugen, wie beispielsweise Lastkraftwagen, Baufahrzeugen, Nutzfahrzeugen, Fahrzeugkolonnen, Schwertransporter, landwirtschaftlichen Fahrzeugen und dergleichen, belastungsoptimiert durch das Steuergerät angepasst werden. Eine derartige Anpassung kann beispielsweise durch Verschieben bzw. Versetzen der Trajektorie quer zur Fahrtrichtung erfolgen. Zum Steigern der Genauigkeit der Fahrbahnbelastung kann eine Verkehrssituation um das jeweilige Fahrzeug in die Berechnung der Fahrbahnbelastung einbezogen werden. Das zumindest teilautomatisiert betreibbare Fahrzeug kann insbesondere gemäß der SAE J3016 Norm teilautomatisiert, bedingt automatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar sein.
  • Durch das Steuergerät und das Verfahren kann der Straßenbelag geschont und die Kosten für den Straßenbau gesenkt werden. Des Weiteren kann die Sicherheit im Straßenverkehr erhöht werden, da Spurrinnen die Gefahr von Aquaplaning erhöhen.
  • Nach einer Ausführungsform sind Informationen über die Fahrbahnbelastung von einer, insbesondere im Steuergerät, integrierten oder, insbesondere vom Steuergerät, abrufbaren Karte ermittelbar. Die Informationen werden vorzugsweise bei der Berechnung der Trajektorie des Fahrzeugs berücksichtigt. Hierdurch können relevante Informationen, wie beispielsweise Oberflächenprofile oder Beschädigungen in einer Karte ortsabhängig hinterlegt sein. Dabei können diese Informationen bezüglich einer voraussichtlichen bzw. geplanten Trajektorie des Fahrzeugs abgerufen und zum Reduzieren oder Vermeiden von Fahrbahnbeschädigungen verwendet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Trajektorie des Fahrzeugs unter Berücksichtigung von Fahrzeugparametern bzw. zumindest eines Parameters des Fahrzeugs berechenbar. Somit können Fahrzeugparameter, wie beispielsweise Radstand, Anzahl von Achsen, Achsbelastung, zulässige Höchstgeschwindigkeit, aktuelle oder voraussichtliche Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen, bei der Berechnung der Trajektorie berücksichtigt werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform sieht die Trajektorie des Fahrzeugs ein Führen des Fahrzeugs entlang von Bereichen mit minimaler Belastung und/oder Beschädigung der Fahrbahn vor. Hierdurch können beschädigte oder stark beanspruchte Bereiche der Fahrbahn umfahren werden. Beispielsweise kann das mindestens eine Fahrzeug quer zur Fahrtrichtung zu Spurrinnen versetzt gesteuert werden oder eine alternative Fahrspur nutzen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Trajektorie von einer für eine Längsführung des Fahrzeuges vorteilhaften Trajektorie ab. Somit kann die gesamte Spurbreite einer Fahrspur ausgenutzt werden, um Beschädigungen der Fahrbahn zu vermeiden. Insbesondere kann der Verlauf der Trajektorie außermittig bzw. abweichend von einer quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs mittigen Position des Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur erfolgen, um Spurrinnenbildung zu verhindern.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen von mindestens einem Fahrzeug abhängig von der ermittelten Fahrbahnbelastung quer zur Fahrtrichtung gegenüber der voraussichtlichen Trajektorie versetzbar. Hierdurch kann eine regelmäßig wechselnde durch Reifen belastete Fläche des Straßenbelags befahren werden, sodass eine Überlastung des Straßenbelags vermieden wird. Der Versatz der Trajektorie kann bei einem geringen Verkehrsaufkommen derart ausgestaltet sein, dass ein Fahrzeug oder eine Fahrzeugkolonne bei mehrspurigen Straßen „zwischen“ zwei Fahrspuren geführt wird. Insbesondere kann somit ein Befahren einer definierten Fahrspur vermieden werden. Bei Platoons bzw. bei einer Fahrzeugkolonne können die in einer Fahrtrichtung hintereinander fahrenden Fahrzeuge der Fahrzeugkolonne quer zu der Fahrtrichtung geringfügig zueinander versetzt betrieben werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform werden Trajektorien von benachbarten Fahrzeugen und/oder Parameter zur Ermittlung bzw. Berechnung der Fahrbahnbelastung durch mit dem Steuergerät, insbesondere drahtlos oder drahtgebunden, verbundene Sensoren, durch Infrastruktursensoren, Sensoren von benachbarten Fahrzeugen und/oder durch gespeicherte Kartendaten erfasst und bei der Berechnung der Fahrbahnbelastung berücksichtigt. Hierdurch kann eine Vielzahl an Parametern bei der Berechnung der Fahrbahnbelastung berücksichtigt werden, wodurch eine für die Fahrbahn besonders belastungsarme Trajektorie durch das Steuergerät berechnet werden kann.
  • Beispielsweise können Trajektorien von benachbarten Fahrzeugen in einem definierten Umkreis durch GNSS Systeme und/oder semantische Systeme ermittelt und bei der Berechnung bzw. Anpassung der Trajektorie berücksichtigt werden. Die Bestimmung der Trajektorien benachbarter Fahrzeuge kann durch die verwendeten Sensoren auf den Fahrzeugen und/oder der Infrastruktursensoren gemessen und in die globalen und/oder semantischen Karten eingetragen werden. Mit Kenntnis der Fahrzeuge und deren Parameter, wie Spurweite, Bereifung und Beladung, kann die Fahrbahnbelastung der Fahrbahnoberflächen bestimmt werden. Hierzu können auch weitere Parameter, wie beispielsweise Aufstandsgewicht und Reifenaufstandsfläche, Druck, und zugehörige Aufstandszeiten und dergleichen berücksichtigt werden. Die Aufstandszeiten können aus den berechneten oder geschätzten Reifenaufstandsflächen und der Geschwindigkeit berechnet werden.
  • Sind die Parameter nicht direkt verfügbar, so können diese auch beispielsweise mittels maschinellen Sehens von Sensoren auf anderen Fahrzeugen und/oder der Infrastruktur erkannt und klassifiziert werden. Eine Fahrzeugmassebestimmung bzw. Schätzung kann durch die Erkennung von Fahrzeugtyp und Anzahl der Insassen und/oder durch Reifendruck und Reifenverformung und/oder durch im Fahrbahnbelag eingebrachte Sensoren erfolgen.
  • Bei Fahrzeugen, welche insbesondere als Lastkraftwagen ausgestaltet sind, kann die Masse des Fahrzeugs beispielsweise aus einer Druckbestimmung in Hydraulikstoßdämpfern oder durch Kraftmesser an Lastauflagepunkten durchgeführt werden. Des Weiteren kann die Fahrzeugmasse durch Fahrzeug-, Antriebsstrang- und Umgebungs- Informationen im Fahrbetrieb des Fahrzeugs geschätzt werden. Zusammen mit den bekannten Fahrzeugparametern können die Lastverteilung und die Radlasten auf den Fahrspuren der Fahrbahn berechnet werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird anhand der ermittelten Fahrbahnbelastung ein Belastungsprofil für Straßen entlang der voraussichtlichen Trajektorie durch das Steuergerät ermittelt, wobei der Verlauf der Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen des Fahrzeugs derart festgelegt wird, dass Radspuren des Fahrzeugs entlang von Minima des Belastungsprofils verlaufen. Basierend auf den Fahrzeugparametern, den Kartendaten und der berechneten Fahrbahnbelastung kann ein aufsummiertes bzw. integriertes Belastungsprofil durch das Steuergerät erstellt werden. Das Belastungsprofil kann vorzugsweise dreidimensional ausgestaltet sein und beispielsweise eine Druckverteilung und Aufstandszeiten aufweisen.
  • Die belastungsoptimierten Trajektorien, insbesondere von schweren Fahrzeugen oder eines Fahrzeug-Platoons, können unter Berücksichtigung des umgebenden Verkehrs, der Verkehrssituation, der Umgebung und der Kenntnis ihrer Fahrzeugparameter derart geplant werden, dass die Radspuren möglichst in den Tiefen des dreidimensionalen Belastungsprofils verlaufen. Dies kann beispielsweise durch eine Minimumsuche erfolgen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform wird das Belastungsprofil für mindestens eine Weiterverwertung bereitgestellt. Hierdurch können die Daten des Belastungsprofils beispielsweise in ein BIM (Building Information Modell) übertragen werden und dort für prädiktive Planungen im Hinblick auf Wartungsarbeiten am Fahrbahnbelag eingesetzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das Belastungsprofil abhängig von benachbarten und/oder vorausfahrenden Fahrzeugen eingebrachte Fahrbahnbelastungen oder abhängig von einer geschätzten Fahrbahnverformung berechnet. Eine gleichmäßige Verteilung der Aufstandszeiten kann somit nachgeordnet als ein weiteres Kriterium in die Trajektorienplanung einbezogen werden. Dieses Kriterium kann beispielsweise verwendet werden, wenn mehrere belastungsoptimierte Trajektorien möglich sind. Des Weiteren kann das Belastungsprofil auch statt einer aufsummierten Belastung eine geschätzte Verformung gegenüber einer ebenen Fläche aufweisen. Hierbei können beispielsweise bereichsweise eingebrachte Aufwölbungen und Vertiefungen analysiert werden. Die entsprechenden Berechnungen können auch Temperaturen des Belags, Materialeigenschaften der Fahrbahn und dergleichen aufweisen. Diese Parameter können vorzugsweise aus einem BIM, dass mit der Karte und den Algorithmen des Computerprogramms bzw. des Steuergeräts verbunden ist, gelesen werden.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform werden Oberflächenprofile von Fahrbahnen durch Fahrzeugsensoren und/oder Infrastruktursensoren ermittelt und in einer Karte gespeichert, wobei Oberflächenprofile von Fahrbahnen entlang der voraussichtlichen Trajektorie bei der Berechnung der Fahrbahnbelastung und/oder bei der Berechnung der geplanten Trajektorie einbezogen werden. Mit zunehmender Ausstattung von Fahrzeugen und der Infrastruktur mit optischen und abstandsmessenden Sensoren für Assistenzsysteme können auch Oberflächenprofile präzise gemessen und in eine globale und/oder semantische Straßenkarte eingebracht werden. Hierbei kann auch eine Plausibilisierung, Filterung und Fusion von Messdaten bei vielen Messungen am gleichen Ort durchgeführt werden. Somit können relevante Information, wie Verformung und Risse in der Fahrbahn, über Fahrbahnbelastungen von Sensoren ermittelt werden, die die Fahrbahn erfassen können. Derartige Sensoren können beispielsweise Kamerasensoren, Radarsensoren, Ultraschallsensoren, Lidarsensoren, Drucksensoren und dergleichen sein.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen derart berechnet, dass eine verformte Oberfläche der Fahrbahn geebnet wird und/oder eine Verformung der Oberfläche der Fahrbahn vermieden wird. Durch die Optimierung der voraussichtlichen Trajektorie können die Fahrzeuge dazu eingesetzt werden bestehende Spurrinnen und Unebenheiten in der Fahrbahn auszugleichen. Hierfür können von Messdaten von Fahrzeugsensoren und von Infrastruktursensoren analysiert und für den Verlauf der belastungsoptimierten Trajektorie eingesetzt werden. Hierdurch kann eine plastische Verformung der Fahrbahn geebnet werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden das Belastungsprofil und/oder die geschätzte Fahrbahnverformung und/oder die durch Oberflächenprofile gemessene Fahrbahnverformung gleich oder unterschiedlich gewichtet bei der Berechnung der Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen berücksichtigt. Hierdurch können unterschiedliche Faktoren mit anpassbarer Gewichtung bei der Trajektorienplanung berücksichtigt werden.
  • Des Weiteren können Lastprofilbestimmung und geschätzte und/oder gemessene Verformung der Fahrbahn auch fusioniert werden. Dabei kann eine Verformung des Straßenbelages bei der Trajektorienplanung von schweren Fahrzeugen und Platoons vorranging bei der Erstellung des Belastungsprofils des Straßenbelages berücksichtigt werden. Dabei kann beispielsweise eine Rückformung höher bewertet werden, als eine vorbeugende Spurrinnenvermeidung bzw. eine Schadensbehebung geht vor vorbeugender Schadensvermeidung.
  • Bevorzugt wird ein Befahren einer Trajektorie durch mindestens ein Fahrzeug unter Berücksichtigung der berechneten Fahrbahnbelastung zum Reduzieren einer Fahrbahnverformung und/oder zum Ebnen einer verformten Fahrbahnoberfläche belohnt. Hierdurch kann ein Fahrer oder Betreiber des Fahrzeugs zu einem Einsatz von belastungsoptimierten Trajektorien motiviert werden. Die entsprechende Belohnung kann beispielsweise anhand der geschätzten vermiedenen oder beseitigten Straßenschäden erfolgen. Für die Bereitstellung der Belohnung können beispielsweise Kryptowährung und/oder eine Verrechnung mit bestehenden Mautsystemen verwendet werden.
  • Insbesondere kann gemäß einer Ausgestaltung ein Steuergerät bereitgestellt werden, welches dazu eingerichtet ist, mit einer integrierten oder abrufbaren Karte mindestens eine voraussichtliche Trajektorie zu berechnen und über mindestens eine Schnittstelle und/oder mindestens einen mit dem Steuergerät verbindbaren Sensor Fahrzeugparameter zu ermitteln. Eine Fahrbahnbelastung kann anhand der ermittelten Fahrzeugparameter durch das Steuergerät berechnet werden, wobei eine Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen bzw. eine Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen aus der voraussichtlichen Trajektorie und abhängig von der ermittelten Fahrbahnbelastung für eine Fahrbahn bestimmbar ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann ein Verfahren zum Ermitteln einer Trajektorie von zumindest einem Fahrzeug, mit mindestens einem Steuergerät bereitgestellt werden, wobei in einem Schritt eine Fahrbahnbelastung durch mindestens ein Fahrzeug entlang einer voraussichtlichen Trajektorie des Fahrzeugs ermittelt wird, ein Verlauf einer Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen im Bereich von mindestens einer Fahrbahn wird derart berechnet wird, dass eine Fahrbahnbelastung minimiert oder verteilt wird.
  • Im Folgenden wird anhand von einer stark vereinfachten schematischen Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigt die 1 ein schematisches Blockdiagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens 1 und der Funktionsweise des Steuergeräts 2. Das Verfahren 1 dient insbesondere zum Ermitteln einer belastungsoptimierten Trajektorie bzw. einer Trajektorie zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen von zumindest einem Fahrzeug und kann durch das Steuergerät 2 ausgeführt werden.
  • In einem Schritt werden Messdaten von Fahrzeugsensoren 4, von Infrastruktursensoren 6 und aus mindestens einer Datenbank 8 von dem Steuergerät 2 gelesen. Die Messdaten können zumindest teilweise auch über eine Schnittstelle 5 von dem Steuergerät 2 gelesen werden. Dies kann beispielsweise bei Fahrzeugsensoren 4 eine als Analog-Digitalwandler ausgestaltete Schnittstelle 5 sein. Die Datenbank 8 kann beispielsweise eine Fahrzeugdatenbank mit Angaben, wie beispielsweise Fahrzeugleermasse, Fahrzeugabmessungen, Radstand, Reifengröße und dergleichen sein.
  • Basierend auf den eingelesenen Daten können insbesondere Fahrzeugparameter 9 durch das Steuergerät 2 berechnet oder geschätzt werden.
  • Anschließend können die Fahrzeugparameter 9 dazu eingesetzt werden, eine Fahrbahnbelastung 10 durch mindestens ein Fahrzeug entlang einer voraussichtlichen Trajektorie zu berechnen bzw. zu ermitteln. Die Fahrbahnbelastung 10 kann hierbei über eine Strecke aufgelöst sein. Für die Berechnung der Fahrbahnbelastung wird die voraussichtliche Trajektorie 12 durch das Steuergerät 2 berechnet oder von einer nicht dargestellten Navigationseinheit bezogen.
  • Basierend auf den ermittelten Fahrbahnbelastung 10 wird ein Verlauf einer belastungsoptimierten Trajektorie 14 im Bereich von mindestens einer Fahrbahn derart berechnet, dass eine Fahrbahnbelastung 10 minimiert oder verteilt wird. Die belastungsoptimierte Trajektorie 14 kann anschließend ausgegeben 16 und durch ein Fahrzeug befahren werden. Die Minimierung oder Verteilung der Fahrbahnbelastung 10 kann dabei derart erfolgen, dass die durch Fahrzeuge in die Fahrbahn eingebrachte Flächenbelastung entlang einer Breite der Fahrspur oder entlang einer Breite mehrerer Fahrspuren verteilt wird. Die belastungsoptimierte Trajektorie 14 weicht somit von einer fahrspurmittigen Querführung des Fahrzeugs ab. Es können die durch vorausfahrende oder hinter dem Fahrzeug fahrende Verkehrsteilnehmer eingebrachte Flächenbelastungen bei der Berechnung der belastungsoptimierten Trajektorie 14 berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die belastungsoptimierte Trajektorie 14 quer zur Fahrtrichtung versetzt zu den Verkehrsteilnehmern berechnet werden.
  • Basierend auf der ermittelten Fahrbahnbelastung 10 kann auch ein dreidimensionales Belastungsprofil 18 erstellt werden. Hierfür können die Fahrbahnbelastungen 10 unter Berücksichtigung von benachbarten Verkehrsteilnehmern 20 und Umweltbedingungen 22, wie beispielsweise Temperatur, aufsummiert bzw. entlang der Strecke integriert werden. Durch die Informationen bezüglich der benachbarten Verkehrsteilnehmer 20 können Fahrbahnbelastungen berücksichtigt werden, welche durch vorausfahrende Fahrzeuge in die Fahrbahn eingebracht werden.
  • Die Daten der Fahrzeugsensoren 4, der Infrastruktursensoren 6 und der Datenbanken können in einer Karte 24 hinterlegt werden. Die berechneten dreidimensionalen Belastungsprofile 18 können ebenfalls in der Karte 24 gespeichert werden.
  • Des Weiteren können die Belastungsprofile 18 in einem BIM 26 gespeichert und weiterverwertet werden und/oder für das Bestimmen der belastungsoptimierten Trajektorie 14 eingesetzt werden.

Claims (14)

  1. Steuergerät (2) zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Fahrzeuges, wobei das Steuergerät (2) dazu eingerichtet ist, eine Trajektorie (14) für das Führen des Fahrzeuges in einer Weise zu berechnen, dass eine lokale Flächenbelastung einer Fahrbahn des Fahrzeugs durch das Befahren der Fahrbahn durch das Fahrzeug wenigstens reduziert und/oder entlang von mindestens einer Fahrspurbreite verteilt ist.
  2. Steuergerät nach Anspruch 1, wobei Informationen über die Fahrbahnbelastung von einer, insbesondere im Steuergerät, integrierten oder, insbesondere vom Steuergerät, abrufbaren Karte (24) ermittelbar sind und bei der Berechnung der Trajektorie des Fahrzeugs berücksichtigt werden.
  3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trajektorie (14) unter Berücksichtigung von Fahrzeugparametern (9) berechenbar ist.
  4. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trajektorie (14) des Fahrzeugs ein Führen des Fahrzeugs entlang von Bereichen mit minimaler Belastung und/oder Beschädigung der Fahrbahn des Fahrzeugs vorsieht.
  5. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Trajektorie (14) von einer für eine Längsführung des Fahrzeuges vorteilhaften Trajektorie (12) abweicht.
  6. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine Trajektorie (14) zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen gegenüber einer voraussichtlichen Trajektorie (12) von mindestens einem Fahrzeug abhängig von der ermittelten Fahrbahnbelastung (10) quer zur Fahrtrichtung versetzbar ist.
  7. Verfahren (1) zum Berechnen einer Trajektorie (14) von zumindest einem Fahrzeug, mit mindestens einem Steuergerät (2), wobei - eine Fahrbahnbelastung (10) einer Fahrbahn des Fahrzeugs entlang einer voraussichtlichen Trajektorie (12) des Fahrzeugs ermittelt wird, und - ein Verlauf der Trajektorie (14) zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Belastungen der Fahrbahn durch das Fahren des Fahrzeugs berechnet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei - Trajektorien von benachbarten Fahrzeugen (20) und/oder - Parameter zur Berechnung der Fahrbahnbelastung (10) durch mit dem Steuergerät (2) verbundene Sensoren (4), durch Infrastruktursensoren (6), Sensoren von benachbarten Fahrzeugen und/oder durch gespeicherte Kartendaten (8) erfasst und bei der Ermittlung der Fahrbahnbelastung (10) berücksichtigt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei anhand der ermittelten Fahrbahnbelastung (10) ein Belastungsprofil (18) für Straßen entlang der voraussichtlichen Trajektorie (12) durch das Steuergerät (2) ermittelt wird, wobei der Verlauf der Trajektorie (14) zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen des Fahrzeugs derart festgelegt wird, dass Radspuren des Fahrzeugs entlang von Minima des Belastungsprofils (18) verlaufen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Belastungsprofil (18) abhängig von benachbarten und/oder vorausfahrenden Fahrzeugen (20) eingebrachte Fahrbahnbelastungen oder abhängig von einer geschätzten Fahrbahnverformung berechnet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei Oberflächenprofile von Fahrbahnen durch Fahrzeugsensoren (4) und/oder Infrastruktursensoren (6) ermittelt und in einer Karte (24) gespeichert werden, wobei Oberflächenprofile von Fahrbahnen entlang der voraussichtlichen Trajektorie (12) bei der Berechnung der Fahrbahnbelastung (10) und/oder bei der Berechnung der Trajektorie (14) zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen einbezogen werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Trajektorie (14) zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen derart berechnet wird, dass eine verformte Oberfläche der Fahrbahn geebnet wird und/oder eine Verformung der Oberfläche der Fahrbahn vermieden wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Belastungsprofil (18) und/oder die geschätzte Fahrbahnverformung und/oder die durch Oberflächenprofile gemessene Fahrbahnverformung gleich oder unterschiedlich gewichtet bei der Berechnung der Trajektorie (14) zum Vermeiden oder zum Reduzieren von Fahrbahnbeschädigungen berücksichtigt werden.
  14. Verfahren zum Ermitteln von Zustandsinformationen von mindestens einer Fahrbahn, wobei Oberflächenprofile durch Fahrzeugsensoren (4) und/oder Infrastruktursensoren (6) ermittelt und ausgegeben werden.
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