ConnAT - Connecting Austria

Die Nachfrage nach Straßengüterverkehr wird in den kommenden Jahren weiter steigen. Dies führt zu Herausforderungen für den Güterverkehr wie dem stetig steigenden Energieverbrauch und der Bewältigung begrenzter Verkehrssystemkapazitäten. Eine Antwort auf diese Herausforderungen ist das kooperative Fahrzeugplatooning. Verwandte hochmoderne Fahrzeugautomatisierungstechnologien können den Verkehrsdurchsatz erhöhen, die Verkehrssicherheit verbessern und den Kraftstoffverbrauch senken.

Projektbeschreibung

Wir haben ein ganzheitliches verteiltes Steuerungskonzept entwickelt, um enge Fahrzeugabstände und effiziente Platoon-Meneuver mit der Möglichkeit zu ermöglichen, die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation zu nutzen und gleichzeitig jederzeit Kollisionssicherheit zu gewährleisten. Diese innovative Regelungsarchitektur kombiniert Trajektorienoptimierung und lokale modellprädiktive Regelung jedes Fahrzeugs.

Projektbild Gratzer

© E325

Projektbild Gratzer

© E325

Die manöverspezifischen Referenztrajektorien für jedes Platooning-Fahrzeug werden vom Platoon Coordinator optimiert und kommuniziert. Jedes Fahrzeug wird lokal durch eine modellprädiktive Steuerung (MPC) gesteuert, die die vom Platoon Coordinator erhaltenen Informationen enthält. Das MPC-Gesetz ist speziell so formuliert, dass ein sicherer Stopp im Falle eines plötzlichen Notbremsmanövers des vorausfahrenden Autos immer möglich ist. Auch kommunizierte Vorhersagen und Vereinbarungen zwischen benachbarten Platooning-Fahrzeugen werden sorgfältig berücksichtigt, um die Effizienz zu verbessern. Das vorgeschlagene Konzept bleibt aufgrund seiner verteilten Kontrollstruktur hochgradig skalierbar. Das lokale MPC wird durch Innovationen zur Reduzierung sicher realisierbarer Fahrzeugabstände und zur Steigerung der Kommunikationseffizienz weiter verbessert.

Die vorgeschlagenen Regelungskonzepte werden durch realitätsnahe Co-Simulationen der High-Fidelity-Fahrdynamik für den exemplarischen Fall des Lkw-Platoonings validiert. Daher wird jedes einzelne Fahrzeug von IPG TruckMaker® simuliert, während MATLAB® die Simulationsumgebung bereitstellt und Simulink® als Kommunikationsschnittstelle zwischen den einzelnen Fahrzeuginstanzen verwendet wird. Darüber hinaus wurde ein echtzeitfähiger Fahrsimulator entwickelt, der es menschlichen Fahrern ermöglicht, die implementierten Steuerungskonzepte in einer Human-in-the-Loop-Umgebung zu testen.

Videopräsentation

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Energy-Efficient and Semi-Automated Truck Platooning

Publikationen

Safety-extended Explicit MPC for Autonomous Truck Platooning on Varying Road Conditions, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
A. Schirrer et al., IFAC World Congress 2020 (2020)

Efficient Methods to Assess Linear and Non-Linear Automotive Platoon Control Stability and Performance, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
C. Kalteis et al., Proceedings of the International Conference on Structural Dynamic, EURODYN (2020)

Safe and Efficient Cooperative Platooning, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
S. Thormann, A. Schirrer, S. Jakubek, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems (2020)

A Probability-Based Short-Term Velocity Prediction Method for Energy-Efficient Cruise Control, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
A. Wasserburger et al., IEEE Transactions on Vehicular Technology (2020)

String Stable and Collision-Safe Model Predictive Platoon Control, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
A.L. Gratzer et al., IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems (2022)

Energy-Efficient and Semi-Automated Truck Platooning Research and Evaluation, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
A. Schirrer et al., Lecture Notes in Intelligent Transportation and Infrastructure (2022)

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