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Verbundprojekt - mediaTUM - Technische Universität München

1. u i a 0 Geschwindigkeits Gef llebeginn Kurve Autobahnausfahrt Kreisverkehr beschr nkung Abbildung 45 H ufigkeit vorausschauender Fahrhinweise und die daraus resultierende Rolll nge Sc sitenkirchen DER of N N A ww Kranzberg y di Eye Nelmkatse I eufahr Hy ee PA a FZ sah Hoehbrick ing Abbildung 46 Versuchstrecke blau und Eingew hnungsstrecke gr n G0013 Die Versuchsstecke wurde in einzelne Abschnitte eingeteilt um eine Analyse des Virtuellen Fahrtrainers auf verschiedenen Stra enkategorien vorzunehmen Tabelle 4 Der Anteil der Fahrstrecke betr gt innerorts 12 Prozent Die Streckenanteile auf Autobahnen und UberlandstraBen sind mit etwa 40 Prozent ausgeglichen Lichtsignalanlagen werden 63 kad A MASSE IL i einer extra Kategorie zugeordnet Dabei wird der Beginn des Abschnittes vor der Sichtlinie der Lichtsignalanlage gew hlt das Ende des Abschnitts wird an einen Streckenpunkt gelegt bei dem nach einem Halt an der Lichtsignalanlage wieder die typische Reisegeschwindigkeit auf diesem Streckenabschnitt erreicht werden kann Ebenfalls werden Autobahnauffahrten separat erfasst da diese keiner speziellen Stra enkategorie zugeordnet werden k nnen Tabelle 4 Streckenanteile unterschiedlicher Stra enkategorien Stra enkategorie Strecken Strecken l nge km anteil a Innerotts 7 89 Spots DE A E T Versuchsstreke i 10 11 9 2 Versuchsd
2. Verbundprojekt ViFa Virtueller Fahrtrainer Entwicklung eines virtuellen Fahrtrainers zur Unter stutzung einer verbrauchs und verschlei optimier ten Fahrweise Schlussbericht Beitrage der Zuwendungsempfanger MAN Truck amp Bus AG MAN Dachauer StraBe 667 80995 Munchen Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik F TM Technische Universitat Munchen Boltzmannstr 15 85748 Garching Autoren Daniel Heyes MAN Thomas J Daun FTM Karlheinz Dorner MAN Markus Lienkamp FTM Laufzeit 01 10 2010 30 09 2013 Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums f r Wirtschaft und Technologie unter dem F rderkennzeichen 19 G 10013A und 19 G 10013B gef rdert Gef rdert durch das l a Die Verantwortung fur den Inhalt dieser Veroffentli Bundesministerium chung liegt bei den Autoren fiir Wirtschaft und Technologie M nchen 31 03 2014 Inhaltsverzeichnis Aufgabenstellung Und Zielsetzung uuusuuunanunanonanonanennnun nennen ll Stand Ger TECHNIK nennen ea ee I 1 Fahrerschulungen sssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn mnnn mnnn 7 I 2 Derzeitige technische L sungen u u uu00nnan00nnnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnen 7 L3 DOHA Kaem ores cese ceca TON PIERRE E a a 10 lil Eingehende Darstellung erzielte Ergebnisse und Nutzen 11 11 1 AP1 AnforderungsanalySe usiasmaeunin ans na nan 12 Pe 1 2 5 or
3. denversuch Akzeptanztests durchgef hrt werden e AP9 Erprobung mit Probanden Zur Bewertung des prototypisch realisierten Virtuel len Fahrtrainers aus Fahrersicht werden Fahrtests mit Probanden durchgef hrt Hier bei soll die Akzeptanz des Systems sowie das Interaktionsverhalten zwischen Fahrer und System mit Probanden gepr ft werden Des Weiteren soll auch der Schulungser folg des Virtuellen Fahrtrainers betrachtet werden In der abschlie enden Erprobung und Akzeptanzpr fung wird der Prototyp von unterschiedlichen Probanden gefahren und anhand eines Fragebogens bewertet 11 1 AP1 Anforderungsanalyse Die Anforderungsanalyse bildet die Basis f r die weiteren Entwicklungsaktivit ten und be stimmt ma geblich die sp tere Ausgestaltung des Virtuellen Fahrtrainers Die Erstellung der Anforderungsbeschreibungen f r die Fahrsituations und Fahrfehlererken nung muss methodisch erfolgen damit einerseits keine relevanten Fahrsituationen berse hen werden jedoch andererseits die Vielzahl an Informationen verdichtet und nur solche Fahrsituationen in gr erer Tiefe betrachtet werden die ein hohes Einsparpotential verspre chen Abbildung 7 Ausgangspunkt f r die Anforderungsbeschreibung ist die Erstellung eines umfassenden Si tuationskatalogs mit potenziellen Fahrfehlern In einem mehrstufigen Prozess wird zuerst der allgemeine Wissensstand zur Schulung einer wirtschaftlichen Fahrweise festgestellt indem einschl gige Schulungsunter
4. die eine deutlich wirtschaftlichere Fahrweise erm glichen 19 IV Literaturverzeichnis Abu1 2 And10 Ass01 Aut09 Ban77 Bau13 Ben83 Ben14 BMWO7 Bos13 Bra13 Br 13 ABUHAMDEH Sami CSIKSZENTMIHALYI Mihaly The importance of challenge for the enjoyment of intrinsically motivated goal directed activities In Person ality amp social psychology bulletin 38 2012 Nr 3 S 317 330 Andersson J Applying Model Based Design to an on board driver support system for economic driving MathWorks Automotive Conference 2010 ASSISTANT SECRETARY OF DEFENSE FOR COMMAND CONTROL COMMUNICA TIONS AND INTELLIGENCE GLOBAL POSITIONING SYSTEM STANDARD POSITIONING SERVICE PERFORMANCE STANDARD October 2001 Auto News Mehr Effizienz Neue Spritsparma nahmen von Audi Online in Internet http www auto news de auto news anzeige_Mehr Effizienz Audi bringt neues Start Stopp System auf den Markt_id_ 243631 2009 Stand 2014 02 25 BANDURA Albert Self efficacy Toward a unifying theory of behavioral change In Psychological Review 84 1977 Nr 2 S 191 215 BAUMGARTNER Christopher Entwicklung und Implementierung einer Mel dungsfilterung f r ein Verbrauchsassistenzsystem Garching Technische Uni versitat M nchen Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik Semesterarbeit unver ffent licht 2013 v Benda H Klassifikation und Gef hrlichkeit von StraBenverkehrssituationen Bundesans
5. gt 40 Bremsung bei ec Vorderfahrzeug u lt 30 z Rollen ber Kuppe Rollen ber Kuppe gt 0 2 Rollen vor Vordermann amp 10 amp 5 q 0 10 9 5000 6000 o 20 I rar Abbildung 34 Hauptmodul Landstra e 1 mit H henprofil und Auslegungsgeschwindigkeit sowie Szenarien zur Provokation einer hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit suboptimalen Fahrweise Bra13 Die auf diese Art modellierten Strecken haben eine L nge von etwa 20 km Zwischen der k rzesten und l ngsten Strecke variieren die L ngen um etwa 600 m da die Ubergangsmo dule in den Strecken unterschiedlich sind Daraus resultiert eine Fahrzeit von etwas mehr als 20 min 11 5 6 Versuchsdurchfuhrung Die Fahrsimulatoruntersuchung wird im vierten Quartal 2012 durchgef hrt N 41 m nnliche Lkw Fahrer aus der Probandendatenbank des Lehrstuhls f r Fahrzeugtechnik kommen der Einladung nach und nehmen an der Untersuchung teil Ein Teilnehmer bricht den Versuch aufgrund einer Simulatorunvertr glichkeit vorzeitig ab Die Lkw Fahrer werden zuf llig einer der beiden Versuchsgruppen zugeteilt Systemgruppe oder Vergleichsgruppe Nach der Begr ung und der Unterschrift der Einwilligungserkl rung wird den Teilnehmern der Fahrsimulator in einer kurzen Bildschirmpr sentation vorgestellt Dabei wird ihnen eben falls ein fiktiver Grund f r die Versuchsdurchf hrung vorgeben Die Teilnehmer werden in formiert dass ein Fahrzeugmodel entwickelt wird und dieses
6. 14 ANY SO P9PRBRERSBERPEEREBEREREE BE EEEDEBEDERLS BE LEREDEBEDEELSFBECEREREBEHERLSFBELEREEBEERLISEBECEEEDEBER 14 1 2 1 Systematik der Situationseinteilung u0 s00204000000 nenn nenn nenne nenn nennen 14 I11 2 2 Durchf hrung der Fahranalyses sesensnsensensinsneeuea nn 15 IS APS Sensorik 2220 netten EEEE ne E EE 17 3 1 WODOGFAMCO ACM een aan 17 I11 3 2 Infrastrukturdaten uu044444B4nnn nenne nennnnnennenenne nenn nenne nenne nenne nenne nnennenennenenn 27 11 4 AP4 Mensch Maschine Schnittstelle uurusuneneennnnnennnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnen 29 1 4 1 Sammlung von Anforderungen 2 22022440020000000nnonnnn nenne nnnnn nenne nnnnn nennen 29 III 4 2 Abstraktionsniveau der Fahrhinweise u 44s04s4nnnnnn nenn nnannnnnn anne 31 Wo MEIOUNgEINDAle sare E E EE T E 33 1 4 4 Integration ins FANrZe uUQ cccccceccsecceeeeneeeneeeneeeceeeeeeeseeeseeseeeseeeseeeneeeseeeneeenes 35 1 4 5 Filter und PrioriSiefUNGSSTrATEGIC cccceccseceseeeceeeneeeseeeseeeneeeseeeseeeneeeseeeseeenes 35 11 4 6 Gamification Konzept zur Erh hung der Nutzungsmotivation 41 1 5 AP5 Akzeptanzpr fung Mensch Maschine Schnittstelle unuuusnneneennnnne 43 II 5 1 VELSICHSKONZERE nennen een een ee 43 1 5 2 Ausstattung und Versuchseinrichtung 44440044008n00enn nenn nenn nenn nenn nenn nennen 45 11 5 3 Funktionale Integration des Virt
7. Ist der Fahrtrainer einmal ausgewahlt sind wah rend der Fahrt keine zusatzlichen Bedieneingriffe notwendig Abbildung 25 Integration des Anzeigeelements in den Demonstrator 11 4 5 Filter und Priorisierungsstrategie Ohne Filterung und Priorisierung der Meldungen w rde der Virtuelle Fahrtrainer jeden detek tierten Fahrfehler unmittelbar ausgeben und an die Mensch Maschine Schnittstelle bermit teln Verursacht der Fahrer viele Fehler in einem kurzen Zeitraum wird er mit einer Vielzahl von Meldungen und Anweisungen konfrontiert Dies ist sowohl aus Akzeptanzgr nden als auch aus Gr nden der kognitiven Informationsverarbeitung durch den Fahrer unvorteilhaft Daher wird f r den Virtuellen Fahrtrainer ein Filter und Priorisierungsstrategie entwickelt die f r eine geregelte Ausgabe von Anweisungen sorgt Bau13 35 kad A MASSE IL Die Konzeption der Filter und Priorisierungsstrategie kann im Hinblick auf verschiedene Auslegungsschwerpunkte erfolgen Beim Virtuellen Fahrtrainer bieten sich vor allem zwei Auslegungsschwerpunkte an 1 Nutzerakzeptanz und 2 Lernwirksamkeit Das Erreichen eines hohen Akzeptanzniveaus stellt bei der Entwicklung von Fahrerassis tenzsystemen im Allgemeinen und bei der des Virtuellen Fahrtrainers im Besonderen einen notwendigen Auslegungsschwerpunkt dar Nur wenn das System bei den Fahrern auf eine hohe Akzeptanz st t setzen diese es ein und f hren die Anweisungen des Systems aus Neben and
8. Motorkennfeld eines MAN D2866 MANO8 S 181 11 6 4 Handschaltempfehlungen Gegen ber Fahrzeugen mit automatisierten Schaltgetrieben besitzen Handschaltfahrzeuge zus tzliche Freiheitsgrade W hrend sich bei einem automatisierten Schaltgetriebe die Fah rereingriffe haupts chlich auf die topografische Anpassung der Gangwahl beschr nken hat der Fahrer bei einem Handschaltfahrzeug zus tzlich gro en Einfluss auf den Kupplungsver schlei beim Anfahren und den effizienten Motorbetrieb in einem verbrauchsg nstigen Mo torkennfeldbereich w hrend Konstantfahrten Beim Anfahrvorgang kommt es darauf an den Kupplungsverschlei und die Belastung des Antriebsstrangs zu reduzieren Hierbei ergeben sich ma geblich drei Handlungsfelder f r den Fahrer e Wahl des richtigen Anfahrgangs Der Anfahrgang stellt den gr ten Einflussfaktor f r den Kupplungsverschlei dar Dabei sinkt der Kupplungsverschlei mit kleineren Anfahrg ngen Jedoch ist das Anfahren im kleinsten Gang meist nicht praktikabel da 58 kad A MASSE IL i dadurch in der Folge mehr Schaltungen notwendig sind und der Anfahrvorgang unn tig verl ngert wird Daher ist es aus wirtschaftlicher Sicht sinnvoll einen Anfahrgang zu w hlen der ein z giges Anfahren erm glicht bei dem der Kupplungsverschlei jedoch noch moderat ist Hierf r wurde eine Anfahrgangmatrix experimentell ermittelt Damit kann aus der Fahrbahnsteigung und der Fahrzeugmasse der jeweilige Anfa
9. diktive Anweisungen zu bermitteln Damit die Ausgabezeitpunkte der Meldungen be stimmt werden k nnen m ssen den Algorithmen des Systems die Steigungsverl ufe sowie Infrastrukturinformationen der vorausliegenden Stra e zugef hrt werden Daher wird sowohl untersucht welche Qualit t kommerziell angebotene digitalen Karten haben als auch wel che alternativen Konzepte zur Steigungsermittlung in Zukunft Verwendung finden k nnen 11 3 1 Topografiedaten Im Kraftfahrzeug steht mit jeder Bremsung die Umwandlung von mechanischer Energie in thermische Energie am Ende des Energieflusses Diese Umwandlung ist bei den heute in Lastkraftwagen eingesetzten Betriebs und Dauerbremsanlagen irreversibel Der Energieer haltungssatz fordert dass diese Bremsenergie zu Beginn in das System eingebracht wird 17 kad A MASSE IL i Der Energieeintrag erfolgt in der Regel im Verbrennungsmotor durch die Umwandlung von chemischer Energie in mechanische Energie Mit jeder vermiedenen Bremsung kann also Antriebsenergie und damit Kraftstoff eingespart werden Dieser in der Theorie einfache Zusammenhang stellt kraftstoffeffizienzbem hte Fahrer in der Praxis vor eine gro e Herausforderung Diese resultiert aus der Schwierigkeit die Tr gheit des Fahrzeuges richtig einzusch tzen Die Herausforderung der Tr gheitseinsch tzung steht entweder im Zusammenhang mit der Absicht des Fahrers seine Geschwindigkeit anzupas sen z B Reduktion der Geschwindigkei
10. oder f r Vib rationen magnetoresistive Sensoren Auch elektrolytische Sensoren die nach dem Was serwaagenprinzip arbeiten werden typischerweise in vibrationsarmen Umgebungen einge setzt Der Kompass Sensor ist grunds tzlich f r einen Einsatz im Fahrzeug geeignet aller dings ist er empfindlich gegen ber magnetischen St rungen und besitzt nur eine m ige Aufl sung 25 _ MAN f ee Tabelle 2 Vor und Nachteile von Sensorkonzepten zur Neigungsermittlung eigene Darstellung nach Recherche durch Jus12 Messsystem starr mit Bezugssystem verbunden f r Fahrbahnneigungsmessung ungeeignet Rotationssensor Gravitationssensoren DMS Biegebalkensensoren Masse sitzt auf Balken mit Dehnungsmess Streifen DMS temperaturabh ngig abh ngig von G te der Klebung des DMS auf Pr fling hohe Aufl sung Magnetoresistive Sensoren nderung des Widerstandes durch Magnetfeld nicht einsetzbar bei starken magnetischen St rungen Aufl sung 0 005 Her12 S 264 Elektrolytische Sensoren Oberfl chen von Fl ssigkeiten stets horizontal temperaturabh ngig wegen Elektrolyt nur f r ersch tterungsfreie Einsatzorte Aufl sung 0 001 Her12 S 264 Kompass Sensor Orientierung am Magnetfeld sehr stark beeinflussbar von magnetischen St rungen Aufl sung 0 1 Her12 S 264 W rmesensoren Messen Temperaturunterschiede Konvektionsstr mungssensor st ranf llig f r externe Warmequellen keine beweglichen
11. ren In zuk nftigen Versuchen sollte versucht werden die Effekte zu quantifizieren um deren Schadenspotenti al absch tzen und Gegenma nahmen entwickeln zu k nnen 78 11 10 Zusammenfassung Mit einer Anforderungsanalyse wurde zu Projektbeginn die Basis f r die weiteren Arbeits schritte gelegt Dabei wurden systematisch die f r eine wirtschaftliche Fahrweise relevanten Fahrsituationen ermittelt Auf diese Ergebnisse aufbauend wurden mit einer Fahranalyse tragf hige Konzepte zum sicheren Erkennen einer unwirtschaftlichen Fahrweise entwickelt Die daf r notwendige Sen sorik wurde auf ihre Eignung untersucht Ein besonderes Augenmerk wurde auf digitale Kar ten gelegt die es erm glichen die vorausliegenden Streckeninformationen w hrend der Fahrt zu ermitteln Um deren Genauigkeit abzusch tzen wurden umfangreiche Versuche durchgef hrt Die Topografiedaten konnten mit der gezeigten Steigungsgenauigkeit die An forderungen erf llen Die f r den Virtuellen Fahrtrainer notwendigen Infrastrukturdaten sind ebenfalls in ausreichenden Umf ngen im Kartenmaterial vorhanden und geben Geschwin digkeitsbegrenzungen Kurvenradien und Kreuzungen in guter Qualit t wieder Die f r die Interaktion mit dem Fahrer notwendige Mensch Maschine Schnittstelle wurde in einem mehrstufigen Entwicklungsprozess abgeleitet Grundlegende Fragestellungen der Motivation wurden in einer Fokusgruppe gekl rt und die konkreten Anforderungen in einem Prob
12. Anzeigen die den Fahrer f r ein verbrauchs optimiertes Fahren unterst tzen sollen jedoch sind diese Anzeigen rein informativer Gestalt Der Fahrer kann dazu mit den erforderlichen technischen Kenntnissen sein Fahrverhalten anpassen er wird dazu aber weder animiert noch motiviert Beispiele hierf r sind der gr ne und rote Bereich des Drehzahlmessers Kraftstoffverbrauchsanzeigen und vereinfachte Schaltpunktanzeigen Abbildung 2 Abbildung 2 Anzeigen zur Unterst tzung des verbrauchsoptimierten Fahrens a Drehzahlmesser MAN TGX b Kraftstoffverbrauchsanzeige Audi A4 B7 c Schaltpunktanzeige BMW E87 BMW07 In 2009 f hrten Nissan Audi und Scania Systeme ein die gegen ber den vorgenannten dem Fahrer besser vermitteln sollen wie er verbrauchsoptimal f hrt Abbildung 3 nile B Stationary Start Steady Driving Re accelerate Tread Further Favorable Before unfavorable Favorable Before unfavorable Untavorable Fees Fuel Consumption Border of luel ocomcerry ECO Peds Reactve Force Control over excess acceleration Control over excess acceleration Energy saved at start Deterioration in AT deterioration in fuel coonomy of engine Dashed Ime Sud tee ECO Pedal OFF Vehicle Speed ECO Pedal ON Abbildung 3 Nissan PKW Fahrpedalauswertung 2009 ECO Gaspedal Sue07 Nissan f hrte im PKW ein aktives Gaspedal ein zur Vermeidung unn tig hoher Beschleuni gungen Dazu wird bei zunehmender Gaspedalauslenkung
13. Aspekte Quantit t bzw H ufigkeit der Meldungen Zeitpunkt der Meldungsausgabe Anzeigedauer der Meldungen Ausgabepriorisierung und Indivi dualisierung direkt den Wahrgenommenen Nutzen engl Perceived Usefulness und die Wahrgenommene Einfachheit der Nutzung engl Perceived Ease of Use beeinflussen Wie in Abbildung 27 dargestellt ist von dem Wahrgenommenen Nutzen und der Wahrge nommenen Einfachheit der Nutzung wiederum die Verhaltensintention abh ngig woraus das Akzeptanzverhalten und schlie lich die tats chliche Nutzung des Systems resultiert Ven96 Externe Variablen Quantitat Haufigkeit der Meldungen Wahrgenommener Zeitpunkt der Nutzen Meldungsausgabe Anzeigedauer der on gt Systemnutzung Meldungen Auen a Wahrgenommene Ausgabepriorisierung gt Einfachheit der Nutzung Individualisierung Abbildung 27 Meldungsaspekte des Virtuellen Fahrtrainers als externe Variablen des Technologieakzeptanzmodells Bau13 nach Ven96 38 kad A MARNI i Anhand der ermittelten Meldungsaspekte bzw externen Variablen werden schlie lich Funk tionen entwickelt und implementiert die auf eine Maximierung des Wahrgenommen Nut zens und der Wahrgenommenen Einfachheit der Nutzung abzielen Bau13 Grundfunktionalit t Ein Meldungsfilter ist immer dann a
14. Der Fahrsimulatorversuch soll sowohl einen Nachweis der Wirksamkeit mithilfe von objekti ven Messgr en Kraftstoffverbrauch als auch der Nutzerakzeptanz mittels Befragungen Nachfolgend wird das Versuchskonzept die Durchf hrung am Fahrsimulator sowie die Er gebnisse der objektiven Betrachtung dargestellt Im abschlie enden Realversuch werden zum gro en Teil die gleichen bzw hnliche Befragungen verwendet Unterkapitel III 9 Aus diesem Grund werden die Resultate der Akzeptanzbefragung des Fahrsimulatorversuchs in Abschnitt IIl 9 5 dargestellt und den Befragungsergebnissen des Realversuchs gegen ber gestellt 11 5 1 Versuchskonzept Das Versuchskonzept der Fahrsimulatoruntersuchung sieht vor im Versuch die folgenden drei Hypothesen abzupr fen Dau13 1 Wirksamkeit von Appellen Die Aufforderung m glichst effizient zu fahren f hrt auch ohne System zu einer wirtschaftlicheren Fahrweise ohne die Fahrtzeit unverh ltnism ig zu erh hen Unabh ngige Variable Appell 2 Wirksamkeit des Systems Bei Verwendung des Virtuellen Fahrtrainers stellt sich eine effizientere Fahrweise ein als ohne System ohne die Fahrtzeit unverh ltnism ig zu erh hen 43 Unabhangige Variable Systemeinsatz 3 Fertigkeitszuwachs bzw Lerneffekt aufgrund der Nutzung des Systems Die Versuchsteilnehmer adaptieren die Anweisungen des Virtuellen Fahrtrainers und steigern dadurch ihre Fertigkeit effizient zu fahren Unabhangige V
15. Fahrsituation und die in der Fahrsituation m glichen Fahrfehler erkennen k nnen Als Grundlage f r die Formulierung der Anforderungen werden die im pri 12 BR KARN f orisierten Situationskatalog erarbeiteten Informationen herangezogen und fehlende Daten durch Fahrversuche und Simulationen erg nzt In einem abschlie enden Expertenreview werden die Einheitlichkeit und Vollst ndigkeit der Anforderungsbeschreibungen berpr ft L fragmentarischer Situationskatalog Allgemeiner Wissenstand Stand der Forschung Expertenbefragung al Umfassender Situationskatalog 4 gt Literaturangaben Experteneinschatzung D Priorisierter Situationskatalog d Simulation a Fahrversuch Expertenreview ia Anforderungsbeschreibung gt ik i lt Situationserkennung Fahrfehlererkennung Abbildung 7 Methodisches Vorgehen zur Identifikation von Anforderung zur Situations und Fahrfehlererkennung Hey12 Zur bersichtlichen Gliederung lassen sich die Fahrfehler in die Bereiche der vorausschau enden Fahrhinweise und Hinweise zur Verbesserung des Fahrstils einordnen Abbildung 8 Der Virtuelle Fahrtrainer gibt vorausschauende Fahrhinweise und Hinweise zur Verbesse 13 kad A MARNI TIL rung des Fahrstils Die vorausschauenden Fahrhinweise helfen dem Fahrer fr hzeitig auf die Topografie Infrastruktur und andere Verkehrsteil
16. Geschwin digkeit Erlaubt es der Verkehrsfluss und ist die Topografie eben so ist es zweck m ig mittels L ngsregelsystem Tempomat oder besser ACC f r eine ruhige Fahr weise zu sorgen Ben14 Entsprechend empfiehlt der Virtuelle Fahrtrainer auf ebe nen Autobahnen das ACC System zu aktivieren Verf gt das Abstandsregelsystem ber keine Streckenpr diktion ist in verkehrlich unruhigen Situationen und bei an spruchsvoller Streckenf hrung Topografie und Kurven die Verwendung des Ge schwindigkeitsbegrenzers Limiters zu bevorzugen Dies verhindert Geschwindig keitsspitzen erm glicht es aber dem Fahrer fr hzeitig auf langsamere Fahrzeuge Kurven und Gef lle mittels Gaswegnahme zu reagieren Der Virtuelle Fahrtrainer empfiehlt den Einsatz des Limiters auf Landstra en und in Ortschaften Korrekte Bedienung w hrend Beschleunigungsvorg ngen Da der Kraftstoffver brauch im Nutzfahrzeugbereich von bergeordneter Bedeutung ist werden Fahrzeu ge mit automatisiertem Getriebe so appliziert dass eine Beschleunigung mit vollst n dig bet tigtem Gaspedal ohne Aktivierung der Kickdown Funktion zur Betriebsweise im effizienten Bereich des Motorkennfeldes f hrt Abbildung 40 Eine Ausnahme stellt der Betrieb mit kaltem Motor dar In der Kaltstartphase ist der Schmierfilm noch nicht aufgebaut und der Motor hat eine gr erer Reibung Esc13 S 392 u 496 Um den kalten Motor zu schonen und nicht unn tig zu verschlei en sollte vom Fahre
17. Motivation ein solches System zu nutzen Die insgesamt dreist ndige Diskussion wird durch Mitschriften sowie Audio und Videoauf nahmen dokumentiert Bei der Ermittlung der generellen Einstellung zu einem virtuellen Fahrtrainer wird vom Kon strukt der wahrgenommenen N tzlichkeit ausgegangen Nach Davis Dav89 S 319f be schreibt es das subjektive Empfinden einer Person dass die Anwendung einer Technologie ihre Arbeitsleistung verbessert Mehrere Autoren Hsu07 S 1642ff Moo01 S 217ff 29 MAN Ven00 S 186ff sehen darin den zentralen Aspekt der extrinsischen Motivation und schrei ben der wahrgenommenen N tzlichkeit eine gro e Vorhersagekraft f r die Nutzung von Sys temen zu Kor12 Demnach ist bei der Entwicklung des Virtuellen Fahrtrainers eine Maximierung der wahrge nommenen N tzlichkeit anzustreben Um aus dem Konstrukt der wahrgenommenen Nutz lichkeit Aussagen f r die Gestaltung des Virtuellen Fahrtrainers zu gewinnen werden die Determinanten der wahrgenommenen N tzlichkeit gem dem Technikakzeptanzmodell Ven00 S 186ff bestimmt Abbildung 20 Tr Be Er Berk e y An R Abbildung 19 Teilnehmer der Fokusgruppe Kor12 f Freiwilligkeit Subjektive Norm Wahrgenommene N tzlichkeit Job Relevanz Output Qualit t Ergebnis sichtbarkeit Einfachheit der Benutzung Abbildung 20 Technikakzeptanzmodell Ven00 S 186ff Die Determinanten der wahrgen
18. als auch die Streckenf h rung Topografie und Kurvenverlauf der Hauptmodule sind auf allen vier Strecken grund s tzlich identisch bis auf das Hauptmodul Ortschaft Somit k nnen die Szenarien dieser Hauptmodule auf den verschiedenen Fahrten sehr gut miteinander verglichen werden Um die Wiedererkennbarkeit auf den Hauptmodulen hinsichtlich Strecken und Szenarien den noch so gering wie m glich zu halten werden folgende Ma nahmen ergriffen die kaum Be einflussungen der Vergleichbarkeit erwarten lassen e Die Landschaftstypen auf den Hauptmodulen der vier Strecken unterscheiden sich z B Bewaldung Wiesen H gel etc e Der Kurvenverlauf der Hauptmodule auf jeweils zwei Strecken entspricht einer Achs spieglung des Kurvenverlaufs der anderen beiden Strecken e Die Hauptmodule werden auf den vier Strecken in unterschiedlicher Reihenfolge durchfahren e Einzelne markante Szenarien werden in den verschiedenen Strecken entweder auf verschiedenen Modulen platziert z B Ampelhalt innerorts vs au erorts oder in ei nem anderen Kontext dargestellt z B Baustellenampel vs feste Ampelanlage Insgesamt werden f r den Fahrsimulatorversuch die sechs Hauptmodule Start Autobahn Landstra e 1 Landstra e 2 Ortschaft und Ende entwickelt Die Ubergangsmodule sind zwischen den Hauptmodulen angeordnet Dadurch erschweren diese es den Versuchsteilnehmern sich Streckenverl ufe und Szenarien einz
19. d anticipation And10 Das optimale Rollen ber Kuppen und durch Senken erfordert viel Erfahrung Es ist f r den Fahrer kaum m glich wirklich den optimalen Zeitpunkt zu treffen an dem er das Gaspedal l sen oder den Tempomaten oder ACC ausschalten sollte Ein allgemeiner Hinweis dass der Fahrer bei der n chsten Kuppe fr her vom Gas gehen sollte hilft nur bedingt Zur ge nauen Bestimmung des optimalen Zeitpunkts muss das vorausliegende Hohenprofil ber ck sichtigt werden In dem von Scania eingef hrten System wird weder das vorausliegende H henprofil ausgewertet noch wird dem Fahrer ein konkreter Zeitpunkt genannt an dem er vom Gas gehen sollte Mit der angezeigten Schaltempfehlung choice of gears wird der Fahrer darauf hingewiesen dass er schalten sollte um den Motor im verbrauchsg nstigen Kennfeldbereich zu betreiben Die Schaltempfehlung baut auf quasistation ren Zust nden auf in denen erkannt wird dass der Motor nicht im optimalen Kennfeldbereich betrieben wird Eine Streckenvorausschau erfolgt dabei nicht So kann es vorkommen dass das System ein sinnvolles vorausschauen des Schalten des Fahrers bem ngelt z B wenn dieser vor einer Steigung fr hzeitig in einen kleineren Gang schaltet Da das System die Steigung nicht sieht fordert es den Fahrer auf einen Gang hochzuschalten In der Bremsennutzung brake use wird hinsichtlich Kompo nentenverschlei der Einsatz der Betriebsbremsen in Relation zum Einsatz der Dauer
20. die voraussichtliche eintretende Beschleunigung berechnet Erscheint diese als unn tig hoch so wird der Gegendruck im Gaspedal erh ht und dem Fahrer somit ein haptisches Feedback gegeben Audi stellte in 2009 einen Bord Computer mit Effizienzprogramm BCmE vor Dieser kann dem Fahrer Schaltempfehlungen und verschiedene Sparhinweise geben Abbildung 4 und Abbildung 5 Rad o Bayern 3 2696 km 128 9 6 5 Abbildung 4 Audi Schaltempfehlung Aut09 me Sparhinweis Sparhinweis Radio Bayern 3 ae Sparhinweis e Motorbremse Luftwiderstand Erst unter Schaltanzeige beachten Fenster enste Kl mat s erung Heckscheibenheiz 1300 1 min schlie en auskuppeln Sitzheizung links 2696 km 728 9 2696 km 2696 km 728 9 2696 km 728 9 3 6 95 3 5 9C 3 6 5C Abbildung 5 Audi Sparhinweise Aut09 In seiner schweren Lkw Reihe f hrte Scania 2009 ein System ein das das Fahrerverhalten in vier Kategorien bewertet Die Kategorien sind gegliedert in hill driving brake use choice of gears und anticipation Die Hinweise zu diesen vier Kategorien werden dem Fahrer in Form von driving tips angezeigt Abbildung 6 Driving tips Driving tips Next time Release accel Change up pedal before top a o Driving tips Driving tips my os G M A I Well anticipated AVE 9 50 100 gt k o Abbildung 6 Scania Driving Tips a hill driving b choice of gears c brake use
21. eines Lastkraftwagens Abbildung 13 zeigt Simulationsergebnisse f r die tolerierbare Steigungsabweichung eines vollbeladenen Lkw cw A 5m m 40 000 kg fa 0 007 ber der realen Steigung bei verschiedenen Ausgangsgeschwindigkeiten Die Zielgeschwindigkeit V wurde f r alle be trachteten F lle 10 km h niedriger als die Ausgangsgeschwindigkeit Vo gew hlt Dies stellt eine relativ gro e Spreizung zwischen V und V dar sodass eine darauf beruhende Genau igkeitsabsch tzung eine gro e Robustheit aufweisen sollte Das Toleranzniveau der Abwei chung zwischen Soll Zielgeschwindigkeit V und Ist Zielgeschwindigkeit V bei vorliegendem Steigungsfehler a betr gt 1 km h Die Ergebnisse zeigen dass mit zunehmender realer Steigung a der absolute Fehler a in den Steigungsdaten vom Betrag her ebenfalls zunehmen darf Dieser Anstieg ist f r a bis 10 nahezu linear Zudem nimmt die tolerierbare Steigungsabweichung a mit zunehmen den Angangsgeschwindigkeiten Vo ebenfalls zu F r eine Absch tzung des zul ssigen abso luten Fehlers ist in erster Linie ein Anfangsgeschwindigkeitsbereich von 60 km h bis etwa 90 km h von Interesse da bei Geschwindigkeiten unter 60 km h eine topografieangepasste Fahrweise z B aus Akzeptanzgr nden nur noch bedingt zweckm ig ist F r die erforderli che Genauigkeit ist au erdem der Stra enneigungsbereich bis etwa 1 von hoher Rele vanz Um von einer Anfangsgeschwindigkeit von 60 km h durch Rollen vor
22. notwendigen Steuerger te zur prototypischen Funkti onsdarstellung und zur Ermittlung der vorausliegenden Streckeneigenschaften verbaut _ cient Iy ou JA oth De yt id D nei t L w 2 en i cu na zd u ai j Fe Frl Abbildung 41 F r das Projekt Virtueller Fahrtrainer eingesetzter Sattelzug Das zur Meldungs bermittlung vorgesehene Terti rdisplay wurde ins Fahrzeug integriert und an den Steuerger teverbund angeschlossen Abbildung 42 60 eo iv x LEAM Pe Lro bici e Abbildung 42 Ansicht des Cockpits aus Fahrersicht Die Fahrhinweise des Virtuellen Fahr trainers werden ber das im Sichtfeld positionierte Terti rdisplay optisch und akustisch ausgegeben F r die Datenaufzeichnung dient ein PC basiertes Messaufzeichnungssystem das mit den Fahrzeugdatenbussen gekoppelt ist Eine hochaufl sende Kamera zeichnet zeitsynchron aus Fahrerperspektive das Verkehrsgeschehen auf und erm glicht bei der Auswertung eine visuelle Interpretation des Fahrzeugumfelds Neben dem im Fahrzeug standardm ig vorlie genden Kraftstoffverbrauchssignal wurde eine hochgenaue Kraftstoffverbrauchsmessanlage verbaut um eine Auswertung des situativen Einsparpotentials vornehmen zu k nnen Virtueller Fahrtrainer 32 45 Daten ADASRP GPS Empf nger a ufze i cC h n u n g Autobox MAN DriverPad Sensoren N Umfeldkamera ra Kraftstoffverbrauchs messger t ea 11 8 AP3 Funkt
23. rot keine Steigungsdaten verf gbar 24 kad A MASS IL i 1 3 1 4 Alternative Sensorkonzepte zur Ermittlung von Stra ensteigungen Obwohl wie zuvor gesehen kommerzielle Anbieter f r Mitteleuropa bereits beraus pr zise Steigungsdaten anbieten die den Anforderungen eines topografieangepassten Fahrens ge recht werden gibt es Szenarien in denen die Generierung von Steigungsdaten relevant sein kann So ist nicht davon auszugehen dass in absehbarer Zeit derartige Daten fl chende ckend f r gro fl chige Schwellenl nder zur Verf gung stehen z B China Brasilien Russ land M chte ein Nutzfahrzeughersteller seine Fahrzeuge auf diesen M rkten ebenfalls mit topografieangepassten Assistenzsystemen ausstatten so muss er einen Weg finden im Fahrzeug Steigungsdaten bereitzustellen Dies kann dadurch erfolgen dass er seine Fahrzeugflotte mit entsprechender Sensorik aus stattet um Steigungsdaten zu sammeln Zum einen k nnen die Daten auf einem lokalen Speicher im Fahrzeug abgelegt werden die dann bei Werkstattbesuchen ausgelesen wer den Hier ist allerdings davon auszugehen dass ein sehr hoher Speicherbedarf bestehen wird Zum anderen k nnen die Daten auf kleineren Zwischenspeichern im Fahrzeug gepuf fert werden und dann ber Datennetzverbindungen an einen Server bermittelt werden An schlie end k nnen die Daten der Fahrzeugflotte ausgewertet bearbeitet und dann in geeig neter Form den topografieangepassten Assistenzs
24. und Ausgabe der Anweisung nur bedingt sinnvoll wenn das Objekt auf das sich die Anweisung bezieht passiert wurde z B Ge schwindigkeitsbegrenzung Daher werden derartige Fehler vom Virtuellen Fahrtrainer nicht retrospektiv angezeigt Stattdessen erfolgt eine Anzeige der Anweisung solange bis das 39 kad A MASS IL Objekt passiert wird Durch das Ausblenden der Anweisung beim Erreichen des Zielobjekts wird also ein Zielfeedback umgesetzt Ein hnliches Zielfeedback ist auch bei der Ausgabe von strategischen Fehlern zweckm ig Wird die Anweisung zu einem strategischen Fehler vom Fahrer nicht wahrgenommen oder bewusst ignoriert so ist eine langfristig gesehen suboptimale Fahrweise sehr wahrscheinlich Um dem Fahrer ein sp teres Handeln zu erm glichen werden Anweisungen zu strategi schen Fehlern so lange vom Virtuellen Fahrtrainer angezeigt bis der Fehler abgestellt wur de Unterbrechungen durch andere akute Fehler sind w hrenddessen m glich Das Aus blenden eines strategischen Fehlers ist also ebenfalls ein Zielfeedback das die richtige Um setzung durch den Fahrer abbildet Die Funktion der zeitlichen Begrenzung einer Ausgabe ist ein Bestandteil des Meldungsaspekts Anzeigedauer Wiederholung der akustischen Ausgabe bei strategischen Fehlern Eine weitere Funktion zur Verringerung langfristiger Folgen durch einen strategischen Fehler stellt die Wiederholung der akustischen Ausgabe dar Generell erfolgt die Fehlerausga
25. und die Individualisierung Erkennung von Verweigerungen Wird ein Fehler wiederholt bzw die wiederholte Ausgabe eines Fehlers vom Fahrer ignoriert so ist davon auszugehen dass der Fahrer der Anweisung des Virtuellen Fahrtrainers zu die sem Fahrfehler nicht Folge leisten m chte Ggf ist der Fahrer trotzdem bereit andere An weisungen des Systems umzusetzen Daher verf gt das Filter und Priorisierungsmodul Uber eine Funktion mit der Verweigerungen erkannt werden Bei retrospektiven taktischen Feh lern wird das erneute Auftreten dieses Fehlers nach der ersten Anweisung als Ignoriert ge wertet Prospektive und strategische Fehler werden dann als Ignoriert erachtet wenn sie nach dem Ablauf einer festgelegten Zeitspanne nach der Ausgabe noch immer aktiv sind Das wiederholte Ignorieren einer Anweisung f hrt zu der Annahme dass die Umsetzung der Anweisung vom Fahrer verweigert wird Daher wird der Fehler f r die aktuelle Fahrt vom System nicht mehr beachtet und es werden keine entsprechenden Anweisungen mehr aus 40 kad A MASS IL i gegeben Die Erkennung von Verweigerungen tr gt mit der Ber cksichtigung der fahrerspe zifischen Umsetzungsbereitschaft zur Individualisierung des Systems bei 1 2 s HUU o Co T Do o 0 0 20 40 60 80 100 120 Zeit s a 4 Intervall i Intervall 2 0 a O 20 40 60 80 100 120 Zeit s Abbildung 28 Auftreten eines Fehlers und gefilterte Ausgabe mit gr Ber werde
26. ungeeignet einzustufen Aufgrund der kosteng nstigen Verf gbarkeit von GPS Receivern kann dieses Messprinzip allerdings andere Sensorkonzepte erg nzen Ohnehin ist davon auszugehen dass kein Sensorkonzept alleinig die Anforderungen zur Neigungsmessung im Flotteneinsatz erf llen kann Vielmehr ist zu empfehlen mehrere Sen soren zu fusionieren und zu einer integrierten robusten L sung zusammenzuf hren Aus sichtsreich erscheint eine GPS Positionsbestimmung in Kombination mit einer Neigungs messung mittels MEMS sowie der Verwendung eines Fahrdynamikmodells zur Datenaufbe reitung von Seriensensorik Dar ber hinaus sollte berpr ft werden ob W rmesensoren zur Neigungsermittlung im Fahrzeug geeignet sind 11 3 2 Infrastrukturdaten In einem ersten Schritt wurden die geschwindigkeitsbeeinflussenden Infrastrukturelemente auf einer etwa 400 km langen reprasentativen Referenzstrecke messtechnisch erfasst Dabei konnten 260 fur infrastrukturbedingte Geschwindigkeitsbegrenzungen bestimmt werden Abbildung 18 Dabei ist ein Teil der Situationen nicht fur schwere Nutzfahrzeuge relevant Liegen die Ge schwindigkeitsbegrenzungen nicht unter den gesetzlich vorgeschriebenen H chstgeschwin digkeiten Autobahn 80 km h berlandstra e 60 km h stellen diese keine zus tzliche Ein schr nkung dar Ebenfalls haben vorfahrtsberechtigte schildergeregelte Kreuzungen in der Regel keinen Einfluss auf die Geschwindigkeitswahl Von den verbleibenden Sit
27. wirkt Neben dieser Mensch Maschine Schnittstelle MMS engl Human Machine Interface HMI die den Fahrer zur Befolgung der Hinweise motivieren muss und die er nicht als bevormun dend oder gar st rend empfinden darf ist die eigentliche Problemstellung der Erkennung ungeeigneter verbrauchserh hender Fahrweisen zu l sen Eine besondere Herausforde rung ergibt sich daraus dass die Fahrweise nicht allein vom Fahrer bestimmt wird sondern auch vom Umgebungsverkehr den Stra en und Umweltbedingungen und der Topografie der Stra en Aus der F lle der Einfl sse gilt es den Fahrereinfluss herauszufiltern Dieser muss dann bewertet werden wozu geeignete Bewertungskriterien gefunden werden m s sen Als Ergebnis dieser Bewertungen kann dem Fahrer dann ein Hinweis zur Optimierung seiner Fahrweise gegeben werden Aufgrund der Vielzahl der Einfl sse und der f r eine Bewertung zu findenden Bewertungskri terien stellt die Analyse eine hochkomplexe Aufgabe dar Ein realer Fahrtrainer der neben dem Fahrer sitzt und dessen Fahrverhalten bzw Fahrzeugbedienung beobachtet nimmt auch die f r ihn sichtbare Fahrumgebung wahr und bezieht diese bei der Analyse des Fahrerverhaltens mit ein Er erkennt zum Beispiel wenn eine Ampel auf Rot umschaltet und das Fahrzeug ausrollen sollte oder wenn vor ihm ein Fahrzeug rechts abbiegt und der LKW trotz schneller Ann herung nicht abbremsen muss da sich absch tzen l sst ob der Abbie ger rechtzeitig die Fahrspu
28. zum Vorderfahrzeug e Geschwindigkeit des Vorderfahrzeugs e Beschleunigung des Vorderfahrzeugs e Uberholabsicht an Die Messdaten werden hinsichtlich ihrer Situationsvariablen klassifiziert Dazu werden die Auspr gungen der Situationsvariablen zu differenzierten Fahrsituationen kombiniert Tabelle 1 Von den theoretisch 36 m glichen Kombinationsm glichkeiten treten nur 6 Kombinatio nen auf der Messstrecke auf Abbildung 11 wobei die Fahrsituationen 21 22 und 23 jeweils den Fahrsituationen 18 19 und 20 zugeordnet werden k nnen 16 Tabelle 1 H ufigste Kombinationen von Situationsvariablen in der Situationskategorie Folgen Rau11 S 44 Beziehung Geschwindig Beschleuni berhol zum VF keit des VF gung des VF absicht Fahrsituation 18 Nahes Nahes Hoch Konstante Keine ber Folgen Folgen Geschwindigkeit holabsicht Fahrsituation 19 Fernes Fernes Gering Konstante Keine ber Folgen Folgen Geschwindigkeit holabsicht Fahrsituation 20 Un Nahes Hoch Unkonstante konstantes Folgen Folgen Geschwindigkeit die Situation Situation Situation Situation Situation Situation 18 19 20 21 22 23 Keine ber holabsicht H ufigkeit 1 h Abbildung 11 H ufigkeit von Fahrsituationen in der Situationskategorie Folgen Rau11 S 42 11 3 AP3 Sensorik Eine Schl sselfunktion des Virtuellen Fahrtrainers sieht vor dem Fahrer situationsgerecht pr
29. 2 N ACC 2005 i 15 j Lane Departure 1 5 N Warning 2007 ViFa FRERENBEN 77 O 1 lt San a Eco Driving Support System 2013 ET ViFa B N Forward Collision Warning 2005 7 So5 Fahrsimulator Curve speed Warning 2007 05 Intelligent Cruise Control 1994 0 eri ur N BA ge ee a ma ee ac De De Ze i Fa O 2 1 5 1 0 5 0 0 5 1 1 5 2 Satisfying Scale Abbildung 52 Ergebnisse der Akzeptanzbefragung nach VAN DER LAAN et al fur den Fahr simulator und Realversuch im Vergleich zu Systemen aus anderen Unter suchungen Die Startpunkte der Pfeile beschreiben die Einsch tzung der Versuchsteilnehmer vor der Fahrt mit dem ViFa und die Pfeilspitzen die Be urteilung des Systems nach der Fahrt F r die Vergleichssysteme werden nur die Beurteilungen nach der Systemfahrt dargestellt eigene Darstellung mit Daten aus Laa97 Say07 und Sta13 Im Vergleich zu anderen Fahrzeugsystemen schneidet der Virtuelle Fahrtrainer ebenfalls gut ab Die Bewertungen im Rahmen des Fahrsimulatorversuchs sind vergleichbar mit den Er gebnissen eines Forward Collision Warning Systems Say07 eines Curve Speed Warning Systems Say07 und eines weiteren Verbrauchsassistenzsystem Eco Driving Support System Sta13 Im Realversuch bertrifft der Virtuelle Fahrtrainer dieses Ergebnis zwar kann aber nicht ganz an die Bewertungen eines Lane Departure Warning Systems Say07 und eines ACC Systems Say07 heranreich
30. 90 km h erfolgte also vollst ndig aus der chemischen Energie des Kraftstoffes F hrt der Lastkraftwagen jedoch mit einer niedrigeren Geschwindigkeit ins Gef lle ein so sorgt die Hangabtriebskraft f r eine Beschleunigung auf 90 km h ohne dass daf r Treibstoff verbrannt werden muss W hlt der Fahrer eine Reisgeschwindigkeit jenseits der 85 km h empfiehlt der Virtuelle Fahr trainer daher die Geschwindigkeit auf 85 km h zu reduzieren Wichtig f r diesen Fahrhinweis ist die zuverl ssige Erkennung der Fahrerabsicht Die Fahrerabsicht wird durch den Algo rithmus mittels Dauer und H he der berschreitung bewertet Dadurch werden Ausl sungen bei kurzfristigen und kleinen Geschwindigkeits berschreitungen vermieden Eine weitere wichtige Rolle f r die richtige Detektion dieses Fahrfehlers kommt der Situationserkennung zu Es gibt einige Fahrsituationen in denen eine Ausgabe der Anweisung unangebracht w re Dies sind berholman ver Fahrten auf Gef llestrecken und Streckenabschnitte vor Stei gungen Vor Steigungen sollte der Fahrer nach M glichkeit Beschleunigen um m glichst viel kinetische Energie in die Steigungsfahrt einzubringen Die Anweisung die Reisgeschwindig keit zu reduzieren w re deshalb unangebracht Der zweite Fahrhinweis bzgl der Fahrweise fordert den Fahrer ebenfalls auf seine Ge schwindigkeit zu reduzieren Der Grund f r diese Anweisung ist jedoch nicht ein zu hoher Luftwiderstand sondern ein Vorderfahzeug mit unruh
31. G terverkehr Logistik und Entsorgung Informationen zur LKW Maut 2009 Daimler AG Actros Betriebsanleitung Online 09 2007 Online in Internet http www4 mercedes benz com d trucks actros betriebsanleitung vertiefen N140D8 html N140F2 Stand 2011 07 16 DAUN Thomas J LIENKAMP Markus Spielend Fahren Gamification Konzept f r Fahrerassistenzsysteme In VDI Wissensforum GmbH Hrsg 6 VDI Fachtagung Useware 2012 Mensch Maschine Interaktion D sseldorf VDI Verlag 2012 VDI Berichte 2179 S 269 282 DauN Thomas Fahrerassistenzsystem und Fahrerassistenzverfahren Schutzrecht PCT EP 2013 073578 Patentanmeldung idF v 12 11 2013 Technische Universit t M nchen Pr DE 10 2012 022 931 3 Patentanmel dung 23 11 2012 DAUN Thomas J BRAUN Daniel G FRANK Christopher HAUG Stephan LIENKAMP Markus Evaluation of driving behavior and the efficacy of a predic tive eco driving assistance system for heavy commercial vehicles in a driving simulator experiment In 2013 16th International IEEE Conference on Intelli gent Transportation Systems ITSC 2013 2013 S 2379 2386 DAVIS Fred D A Technology Acceptance Model for Empirically Testing New End user Information Systems Theory and Results Cambridge MA Massa chusetts Institute of Technology Sloan School of Management Ph D Thesis 1986 URL http oooks google de books id hbx8BNwAACAAJ Davis F D Perceived usefulness perceived ease of use an
32. Sattelzugmaschinen mit einer zul ssigen Gesamtmas se von jeweils mehr als 3 5t mit einem Geschwindigkeitsbegrenzer ausger stet sein StV12 Der Begrenzer darf jedoch auf 90 km h eingestellt werden StV12 Dieser Umstand erkl rt weshalb im Alltag die Lkw mit Geschwindigkeiten jenseits der 80 km h beobachtet werden k nnen Der Luftwiderstand nimmt quadratisch mit der gefahrenen Geschwindigkeit zu Daher wird bei h heren Geschwindigkeiten mehr Energie ben tigt was wiederum in einem h heren Kraftstoffverbrauch resultiert Obwohl keine wissenschaftlichen Untersuchungen zu diesem Thema bekannt sind wird in der Literatur einer Reduktion der H chstgeschwindigkeit im Fahreinsatz von ca 90 km h um 5km h eine Einsparung der Gr enordnung 1 6 bis 2 100 km zugeschrieben Ham08 S 4 Vol11 und Dos06 zitiert nach Moh13 S 58 Eigene Simulationen ohne Umgebungsverkehr ergeben je nach Topografie der Autobahn Reduktionen zwischen 1 4 und 1 8 1 100 km Grunds tzlich ist davon auszugehen dass mit einer Geschwindigkeit von 85 km h oder niedriger besser im Autobahnverkehr mitge schwommen werden kann Dadurch k nnen unn tige Beschleunigungs und Verz gerungs vorg nge vermieden werden Zudem erlaubt eine derartige Fahrweise eine effizientere Aus nutzung der Topografie in Gef llen Ein Fahrzeug das bereits mit 90 km h in ein Gef lle ein f hrt wird unmittelbar vom Geschwindigkeitsbegrenzer eingebremst Die Beschleunigung auf
33. Teile hohe Sensitivit t Aufl sung 0 007 Hes12 S 310 Thermodynamischer Sensor st ranf llig f r externe W rmequellen Zeitverz gerung durch W rmesensoren noch nicht kommerziell erh ltlich keine beweglichen Teile Gyroskop Misst nderung des Drehimpulses schnell rotierende bewegliche Teile Genauigkeit Vikroelektromechanische Systeme MEMS g nstig temperaturunabh ngig sehr klein Aufl sung 0 005 Her12 S 264 Barometer Misst nderung des Luftdrucks Abh ngigkeit von Luftdruckschwankungen keine Beeinflussung durch Beschleunigung Relative Genauigkeit 1 m Bos13 S 6 Nichtlinearer Zustandsbe Berechnet Neigung mithilfe eines Fahrdynamikmodells obachter st rungsempfindlich Verwendbarkeit von Seriensensorik Aufl sung lt 0 045 Hal03 Ortung durch Satellitensignale nur Messung wenn Verbindung zu gen gend Satelliten besteht unabh ngig von Beschleunigungs Vibrations u W rmeeinfl ssen Genauigkeit lt 77 m zu 95 Ass01 S 13 26 kaad A MASSE IL W rmesensoren stellen ein vielversprechendes Sensorkonzept dar Sie besitzen keine be weglichen Teile sodass sie robust gegen ber nderungen in der Fahrzeugbeschleunigung sind sowie eine hohe Genauigkeit Derartige Sensoren sind bisher allerdings kaum verf g bar sodass sie ihre Praxistauglichkeit noch unter Beweis stellen m ssen Konventionelle Gyroskopsensoren sind aufgrund ihrer Kosten f r den Flo
34. Truck amp Bus AG Kor12 S 63 Zur Kl rung dieser Fragestellung wird am HMI Pr fstand der MAN Truck amp Bus AG ein Pro bandenversuch mit 27 Teilnehmern durchgef hrt In diesem Versuch wird berpr ft welches 32 kad A MASSE IL Abstraktionsniveau sich f r die Anwendung des Virtuellen Fahrtrainers hinsichtlich Umset zungsgenauigkeit und langfristigem Lernerfolg besser eignet Kor12 S 61 Um unterschiedliche Bewertung durch unterschiedliche optische Gestaltung auszuschlie en werden die Systemmeldungen nur textuell dargestellt Abbildung 21 Abbildung 21 Die Pro banden durchfahren jeweils zweimal eine identische Versuchsstrecke mit acht f r den Virtu ellen Fahrtrainer relevanten Situationen Sie werden jeweils entweder mit pr zisen oder un pr zisen Fahrhinweisen konfrontiert Die zentrale Fragestellung der Meldungspr zision wird in zwei Hypothesen operationalisiert Kor12 S 72f e H1 Je pr ziser die Systemmeldungen desto h her die wahrgenommene N tzlichkeit des Systems e H2 Je pr ziser die Systemmeldungen desto h her die Kraftstoffeffizienz Die wahrgenommene N tzlichkeit wird mittels einer der TAM2 Skala erfasst Ven00 F r die Bestimmung der Kraftstoffeffizienz wird auf die Verbrauchsdaten des Pr fstands zur ckge griffen und f r die jeweiligen Situationen der situative Verbrauch bestimmt Durch den Versuch kann die Hypothese H1 nicht best tigt werden Aus Fahrersicht unter scheidet sich d
35. Versuchstrecke eine Einsparung von 2 1 Prozent 6 u Vergleichsfahrt Systemfahrt u m potentielle Rolll nge mittlere Roll nge pro Fahrt m Infrastruktur Topografie Abbildung 49 Vergleich der Rolll ngen vor Infrastrukturelementen und topografisch be dingten Ausrollsituationen Zu u Geschwindigkeitsverlust ae T Innerorts berland Autobahn gesamt Abbildung 50 Kraftstoffverbrauchseinsparungen und Geschwindigkeitsverluste der System fahrt f r unterschiedliche StraBenkategorien Auch beim Geschwindigkeitsverlust zeigt sich dass der Virtuelle Fahrtrainer seine St rken auf UberlandstraBen ausspielen kann Mit 0 6 Prozent ergibt sich im Vergleich zur Autobahn ein etwas geringerer Geschwindigkeitsverlust jedoch bei deutlich h herem Einsparpotential In nerorts ergibt sich zwischen Vergleichsfahrt und Systemfahrt nur ein geringer Unterschied 68 11 9 5 Einfluss auf das Akzeptanzempfinden Sowohl in der Fahrsimulatoruntersuchung Unterkapitel III 5 als auch im Realversuch wer den die Teilnehmer zum Akzeptanzempfinden gegen ber dem Virtuellen Fahrtrainer befragt Methodisch lassen sich die Befragungen in zwei Kategorien einteilen 1 Akzeptanzmessung nach VAN DER LAAN et al Laa97 und 2 explorative Befragung Die Akzeptanzmessung nach VAN DER LAAN wird in beiden Versuchen strikt nach den Vorga ben durchgef hrt Eine Vergleichbarkeit zwischen Fahrsimulator und Realversuch aufgrund der Methodik so
36. abtests haben gezeigt dass eine K rzung der Versuchsstrecke aus Abbildung 46 zu ei ner unverh ltnism igen Reduktion von relevanten Szenarien f hren w rde F r zwei Fahr ten inklusive Eingewohnungsfahrt Befragungen sowie Wege zum und vom Versuchsfahr zeug konnten folglich 4 5 bis 5 Stunden kalkuliert werden Diese Zeitspanne erlaubt es gera de zwei Versuchsdurchl ufe pro Tag zu absolvieren Eine weitere sprich dritte Fahrt pro Versuch h tte dazu gef hrt dass lediglich ein Versuchsdurchlauf pro Tag m glich ist und sich der Versuchszeitraum verdoppelt Daher wurde auf die Untersuchung von weiteren un abh ngigen Variable im Realversuch verzichtet 64 kad A MASS IL i Innergruppenvergleiche ben tigen zum statistischen Nachweis von Mittelwertsunterschieden einen kleineren Stichprobenumfang als Zwischengruppenvergleiche Diesem im Sinne der Test konomie entscheidenden Vorteil steht eine wesentlicher Nachteil gegen ber Aufgrund der Messwiederholung kann es zu den verschiedensten Reihenfolgeeffekten kommen Im Unterschied zum Fahrsimulatorversuch k nnen im Realversuch die Segmente der Ver suchsstrecke in der Reihenfolge nicht beliebig variiert werden Daher besteht die Gefahr dass die Teilnehmer sich die Strecke auf der ersten Fahrt einpr gen und dieses Wissen auf der zweiten Fahrt abrufen Ist die erste Fahrt die Referenz bzw Vergleichsfahrt kann dieser Lerneffekt die zweite Fahrt mit Fahrtrainer beeinflussen Eine Redukt
37. ahn 80 Abbildung 16 Prozentuale Zusammensetzung der gefahrenen Strecke MUNSIET Bielefeld a T PETER 2 Who Q BaDetmois re N N olt 7 D men Rheda Gite seh eee i o Afen or sts vieme Dessa gt me hampa RN x 5 oe Halle Bitterfeld A u ARE Nordhadgen Saale lt mes a iR leipzig SER orf i Sondershausen Na gt Rose q l Mahlhausen umburg Th ringen Os S mmerda Saale Solinge Y ye nach Erfurt Weimar kudi Aten Leverkuseni ay mont x ig Ng Siegen Marburg S pat gt D ae enag 2 N Amstadt Rudolsta ponn Fulde cry limenau 9 Ee Q ym Suhl N K Veuwied Os bd Er A er 4 pl o abe 48 Ke gt or Cob rge E31 BES aden oF un S Schweikfurf Lichtenfels y 60 O Ma Sinz 70 Bad a h E45 K ch D tadt R A sy span SW zBurg F m r v 22 asorin oe anny Sea k ee a annheim 79 gt N mbergo TNA ER C iT om ESO Neumarkt in Saves E41 Br RA d r Oberpf lz 5 Heilbfonn beh s lE2s ra 5 b FN Haguena orzheim Sy tgart ee 5 SEELEN Oi Heidenheim 5 Saverne Baden Baden RZ ingen Oe er Brenz Strasbourg ubingen am Neckar x r D Offenburg Reutlingen T Aichach O a o 7 Selestars f Lahr P X Augsburg Bs Schwarzwald Albstadt E43 F Freiburg im ar wi E54 Vene Memminge Mulhouse Nas A y vy oo IN 3 X el ena afen L Soe SE pay te Sst au Zifirh wo AA te S 532 y Abbildung 17 oeae der Steigungsdaten gr n Steigungsdaten verf gbar
38. als sonst vom Verkehrsgeschehen abgelenkt Ich habe mich durch das System gest rt gef hlt Ich habe mich durch das System bevormundet gef hlt 2 Es gab Situationen in denen ich durch das a System erschreckt wurde ar Das System hat mich gut motiviert die Informationen umzusetzen Ich habe alle Informationen des Systems umgesetzt Ich habe immer gewusst was die Informationen des Systems bedeuten Ich habe die Meldungen immer sofort gesehen Es gab Situationen in denen mich das System verunsichert hat _ Ich habe immer verstanden warum die Anweisungen zu einer effizienteren Fahrweise f hren Die Anweisungen des Systems zur effizienteren Fahrweise waren f r mich neu unbekannt Es gab Situationen in denen ich mir weniger TTT Informationen vom System gew nscht h tte A ren Es gab Situationen in denen ich mir mehr 3 Informationen vom System gew nscht hatte 2 3 Abbildung 53 Beurteilung des Virtuellen Fahrtrainers im Fahrsimulator und Realversuch unmittelbar nach der Systemfahrt 72 kaad A MANIL In beiden Versuchen berwiegen die positiven Bewertungen 55 der Nennungen im Real versuch RV im Vergleich zu 40 im Fahrsimulatorversuch FV beurteilen eine Ablenkung vom Verkehrsgeschehen als nicht zutreffend Anderseits ist mit knapp 32 eine Best ti gung einer Ablenkung Nennungen trifft eher zu und trifft zu ebenfalls h her als in d
39. andenversuch ermittelt Darauf aufbauend wurden die Schnittstellenelemente ausgestal tet und deren Ausgabe auf einem Anzeigeger t dargestellt Im Rahmen der Akzeptanz berpr fung in einer Fahrsimulatorstudie erzielte der Virtuelle Fahrtrainer ein hohes Akzeptanzniveau Objektive Daten best tigen die Wirksamkeit und zeigen dass die Fahrhinweise die Wirtschaftlichkeit erh hen und den Kraftstoffverbrauch signifikant senken In Vorbereitung eines Realversuches wurde ein Demonstrator aufgebaut der die Funktion des Virtuellen Fahrtrainers im realen Stra enverkehr erlebbar macht Die notwendigen Sen soren und Steuerger te wurden hierf r in einen Versuchstr ger integriert und sukzessive in Betrieb genommen Durch eine umfangreiche Funktionsvalidierung durch Experten konnten die Funktionen des Virtuellen Fahrtrainers weiter abgestimmt werden und die Parametrierung der Akzeptanz schwellen verfeinert werden In einem abschlie enden Realversuch bewies der Virtuelle Fahrtrainer seine Alltagstauglich keit im realen Stra enverkehr Auch hier stie das Fahrerassistenzsystem auf sehr positive Resonanz bei den Probanden die damit den Kraftstoffverbrauch deutlich senken konnten Insgesamt hat das Projekt gezeigt dass der Virtueller Fahrtrainer ein geeignetes und zielf h rendes Instrument ist die Wirtschaftlichkeit im Nutzfahrzeugbereich zu steigern Den Fahrern werden durch konkrete Fahrhinweise n tzliche Zusatzinformationen an die Hand gegeben
40. ariable Systemerfahrung Um die drei Hypothesen in einem Within Subject Design berpr fen zu k nnen sind mindes tens vier Versuchsfahrten erforderlich Das bei Bestatigung der drei Versuchshypothesen zu erwartende Ergebnis ist qualitativ in Abbildung 30 dargestellt Die Operationalisierung der drei unabh ngigen Variablen Appell Systemeinsatz und Systemerfahrung erfolgt ber den Kraftstoffverbrauch O Fertigkeitsspanne abgerufene Fertigkeit x 8 ol 2 215 x Ol gt ol L x S X Fahrt 1 Fahrt 2 Fahrt 3 Fahrt 4 Normal Appell Systemeinsatz Post Systemeinsatz Abbildung 30 Darstellung der Versuchshypothesen und des Einflusses der verschiedenen Treatments auf die Fertigkeit im Kontext effizienten Fahrens Im Fokus der Untersuchung steht mit Versuchshypothese 2 die Frage ob der Virtuelle Fahr trainer wirksam ist und die Fahrweise verbessern kann Jedoch fahren Fahrzeugf hrer nicht immer gleich effizient Untersuchungen zeigen dass Pkw Fahrer aufgrund einer Aufforde rung ihren Kraftstoffverorauch im Vergleich zur blichen Fahrweise reduzieren k nnen Voo01 S 131 K s87 S 90 Hypothese 1 konnte also f r Autofahrer bereits best tigt werden Der Anspruch des Virtuellen Fahrtrainers ist es den Kraftstoffverbrauch ber die Fertigkeitsgrenzen des Fahrers hinaus zu reduzieren Daher werden die teilnehmenden Lkw Fahrer nach einer ersten normalen Fahrt auf
41. ativen Befra gung unmittelbar nach der Systemfahrt holt die abschlie ende Befragung ein allgemeineres Urteil zum Virtuellen Fahrtrainer ein Auch bei den Ergebnissen der abschlie enden Befragung berwiegen die Nennungen der positiv zu wertenden Skalenkategorien Als wenig oder nicht sinnvoll erachten 3 von insge samt 42 Teilnehmern oder ca 7 das System bzw Handlungsanweisung w hrend der Fahrt Die 22 Probanden des Realversuchs sind allesamt der Meinung dass der Virtuelle Fahrtrainer und Handlungsanweisungen w hrend der Fahrt eher sinnvoll oder sinnvoll sind Alle negativen Beurteilungen stammen also aus der Fahrsimulatorstudie Die vierte Aussage Das System wirkt wie ein Oberlehrer wurde von 15 Probanden 68 v llig negiert w h rend sie im Fahrsimulator von 5 Probanden 25 v llig und von weiteren 5 25 eher abgelehnt wurde Hier hinterlie der ViFa im Realversuch einen weniger belehrenden Ein druck Dem gegen bersteht die Beurteilung der Aussage Es war mir stets ersichtlich dass ich durch Ausf hren der jeweiligen Handlungsanweisung Kraftstoff sparen kann Im Real versuch lehnten diese Aussage zwei Probanden 9 v llig und f nf 22 teilweise ab Weitere drei Teilnehmer 13 nahmen eine neutrale Haltung ein Die Teilnehmer des Fahrsimulatorversuchs konnten das Einsparpotential aufgrund der Anweisungen besser nachvollziehen 17 Probanden 85 stimmten dieser Aussage teilweise oder voll zu Unge achtet de
42. ausreichend starkes Gef lle Energie Geschwindigkeit durch freies Rollen abzubauen da diese Energie Geschwindigkeit nach dem Zustandswechsel durch die Hangabtriebskraft im Gef lle wieder aufgebaut wird Umgekehrt ist es sinnvoll am Ende des Gef lles und damit vor dem bergang von negativen zu positiven Gesamtfahrwiderst nden den Anteil der kinetischen Energie durch Geschwindigkeitserh hung zu vergr ern damit nach dem Gef lle zun chst diese Energie genutzt werden kann bevor Antriebsleistung vom Motor erbracht werden muss Vor Gef llen bietet es sich also an den Schwung auszunut zen wobei sich die Geschwindigkeit reduziert Vor dem Ende der Gef llestrecke sollte hin gegen durch Geschwindigkeitszunahme Schwung aufgebaut werden F r eine Absch tzung der Genauigkeitsanforderungen von digitalen Kartendaten ist der Zu standswechsel von positiven zu negativen Gesamtfahrwiderst nden ausschlaggebend Eine falsche Absch tzung der Rollstrecke und eine Abweichung der angestrebten Zielgeschwin digkeit unmittelbar vor der Beschleunigung aufgrund der Hangabtriebskraft k nnen folgende Beeintr chtigungen verursachen Neben Akzeptanzproblemen durch den Fahrer kann eine beachtliche Unterschreitung der Soll Geschwindigkeit vor allem zu einer Behinderung von nachfolgenden Fahrzeugen f hren Der bergang von negativen zu positiven Gesamtfahrwi derst nden ist hingegen f r die Genauigkeitsabsch tzung von keiner besonderen Relevanz In
43. be sowohl akustisch mittels Sprachausgabe z B Bitte jetzt Fu vom Gas als auch visuell Abbildung 23 wobei die visuelle Anweisung bis zum Abstellen des strategischen Fehlers auf dem Display angezeigt wird Um der visuellen Anweisung mehr Gewicht zu verleihen ist eine Wiederholung der akustischen Meldung durch den Virtuellen Fahrtrainer vorgesehen Der Zeitabstand zwischen den Wiederholungen wird dabei kontinuierlich erh ht um die Ak zeptanz durch den Fahrer nicht unn tig zu strapazieren Mit der Wiederholung der akusti schen Ausgabe bei strategischen Fehlern werden die externen Variablen Quantit t H ufigkeit Zeitpunkt der Meldungsausgabe und Individualisierung hinsichtlich der Akzep tanz beeinflusst Filterung der Ausgabe von wiederholt auftretenden Fehlern Um zu verhindern dass die Systemakzeptanz durch eine zu h ufige Ausgabe des gleichen Fehlers reduziert wird blockiert das Filter und Priorisierungsmodul die Ausgabe des glei chen wiederholt auftretenden Fehlers innerhalb einer festgelegten Zeitspanne Mehrt sich die Wiederholung wird analog zur Wiederholung der akustischen Ausgabe bei strategischen Fehlern die Zeitspanne der Blockierung von Wiederholung zu Wiederholung erh ht Das Prinzip dieser Funktion ist in Abbildung 28 dargestellt Die Funktion der Filterung von wie derholt auftretenden Fehlern erf llt Anforderungen an die Quantit t H ufigkeit den Zeit punkt der Meldungsausgabe
44. bildung 55 Relative H ufigkeit der Nennungen auf die Frage wie h ufig die Teilnehmer w hrend Fahrten auf den Verbrauch achten Wie h ufig achten Sie w hrend der Fahrt auf den Verschlei Fahrsimulatorversuch Vergleichsgruppe Fahrsimulatorversuch Systemgruppe Realversuch Abbildung 56 Relative H ufigkeit der Nennungen auf die Frage wie h ufig die Teilnehmer w hrend Fahrten auf den Verschlei achten 76 Wie haufig achten Sie wahrend der Fahrt auf die Sicherheit Fahrsimulatorversuch D Vergleichsgruppe _ Fahrsimulatorversuch Systemgruppe amp cg N 20 Realversuch N 22 e ce WO eX oo oo 19 or KM VO oF X gt ae Abbildung 57 Relative H ufigkeit der Nennungen auf die Frage wie h ufig die Teilnehmer w hrend Fahrten auf die Sicherheit achten Alle Teilnehmer der Versuche wurden im Laufe der Untersuchung befragt wie h ufig sie w hrend der Fahrt auf die Faktoren Fahrzeit Komfort Fahrspa Verbrauch Verschlei und Sicherheit achten Im Fahrsimulatorversuch wurde diese Frage in beiden Gruppen vor der zweiten Fahrt abgepr ft also vor der Fahrt f r die sie aufgefordert wurden m glichst effi zient zu fahren Im Realversuch wurde dieser Befragungsblock in beiden Gruppen vor der Systemfahrt durchgef hrt allerdings nach der ersten Befragung nach VAN DER LAAN et al Abbildung 55 zeigt die Ergebnisse dieser Befragung f r den Faktor Verbrauch Insbesondere f ll
45. brem sen bewertet Kennzeichnend ist am derzeitigen Stand der Technik dass mit Ausnahme von Schaltemp fehlungen die jedoch auch nur auf quasistation ren Zust nden basieren die Hinweise an Fahrer immer erst nach Ablauf der Fahrsituationen oder rein statistisch ausgegeben werden Erg nzend zu den genannten Onboard Fahrerinformationen gibt es Telematiksysteme z B Man10 die Daten aus dem Fahrzeug heraus an den Fuhrunternehmer senden Dabei werden relevante Verbrauchsdaten als klassifiziert in einem Fahrzeugsteuerger t abgelegt und per Mobilfunk an den Fuhrunternehmer bermittelt Dieser hat somit die M glichkeit zu 9 kad A MASSE YL beurteilen ob seine Fahrer das Fahrzeug verbrauchsorientiert fahren und kann seinen Fah rern dafur auch besondere Anreize bieten 1 3 Digitale Karten Der Markt f r kommerziell angebotene digitale Kartendaten wird von zwei Herstellern domi niert Navteq Dur11 und Tele Atlas TomTom Tel10 Beide arbeiten daran vorausliegen de Streckendaten fur Assistenzsysteme bereitzustellen F r die vorgesehene Anwendung zur Optimierung der wirtschaftlichen Fahrweise ist ein sehr genaues H henprofil bzw Stei gungsprofil der Fahrstrecke erforderlich Bisher werden die H hendaten aus digitalen Karten ausschlie lich f r optimierte Routenberechnungen in der LKW Navigation verwendet Hierf r m ssen die H hendaten nicht so genau sein wie f r die wirtschaftliche Optimierung der Fahrweise entlang ei
46. cation sondern vor allem auch die Motivationspsychologie dass Herausforderung f rderlich sein kann um Menschen f r eine T tigkeit zu motivieren sog leistungsthematische T tigkeitsanreiz Rhe10 Abu12 Ford EcoMode Speed r PS Current score l 003682 km Abbildung 29 Belohnungssystem des Gamification Konzepts von Ford mit Hilfe einer Pflanzendarstellung SPI12 Das Gamification Konzept das am FIM entwickelt wurde sieht daher eine konsequente Gamification vor Dau12a Der Fahrer soll dabei situativ mit Aufgaben konfrontiert werden deren Umsetzung dann zu einer wirtschaftlicheren Fahrweise f hrt Im Gegensatz zur Stan dardausfuhrung des Virtuellen Fahrtrainers sieht dieses Konzept vor dass der Fahrer vom System keine konkreten Handlungsanweisungen sondern vielmehr Handlungsziele vorge geben bekommt Dies soll am Beispiel der Einfahrt in ein Gef lle erl utert werden N hert der Fahrer sich einem Gef lle vor dem er aus Gr nden einer topografieangepassten Fahrweise den Schwung ausnutzen und die Geschwindigkeit reduzieren sollte so wird der Fahrer nun mit einer herausfordernden Aufgabe konfrontiert Das System gibt etwa vor Nehmen Sie zum richtigen Zeitpunkt den Fu vom Gas sodass Sie mit genau 78 km h ins Gef lle rollen Vorstellbar ist dass der Fahrer nun vom System Hilfestellungen erh lt diese Aufgabe bestm glich zu absolvieren So kann ein Zeitfenster vorgegeben werden in dem der ideale Z
47. chnik FTM14 11 5 3 Funktionale Integration des Virtuellen Fahrtrainers in die Simulati onsarchitektur Der Einsatz von Fahrsimulatoren erm glicht funktionale Illusionen zu erzeugen In der virtu ellen Realit t der Simulation k nnen beispielsweise Funktionen fingiert werden f r deren Umsetzung in der Realit t schlichtweg keine geeignete Sensorik existiert Dar ber hinaus besteht aber auch die M glichkeit die potentiellen Nutzer von Systemen bereits sehr fr h in den Entwicklungsprozess zu integrieren ggf bereits bevor eine rein technisch orientierte Entwicklung berhaupt stattfindet Moh09 Funktionen werden dann nur sehr rudiment r umgesetzt ohne Qualit tsmerkmale wie etwa Robustheit oder Adaptivit t in besonderem Ma e zu ber cksichtigen Im Kontext von pr diktiven Verbrauchsassistenzsystemen k nnen beispielsweise Ausrollhinweise getriggert erzeugt werden Moh09 Dadurch kann auf die Entwicklung eines Modells zur Bestimmung der Ausrollzeitpunkte verzichtet werden Statt dessen muss f r jeden Ausrollvorgang ein geeigneter Trigger gelegt werden Zu Beginn der Planungen des Fahrsimulatorversuchs ist die Entwicklung des ViFa Prototyps bereits weit fortgeschritten Au erdem entspricht die Busarchitektur des Fahrsimulator Mockups weitestgehend dem Serienstand der MAN Lastkraftwagen Daher wird entschie den die Funktionen des Virtuellen Fahrtrainers nicht zu fingieren sondern den Prototyp in der Fahrsimulatoruntersuchung einz
48. cklinghausen o X a gt EsseqQ PO Le amp pzig Q Dusseldort Dresse a era A I rastricht 2 Chen r D huora Usti nad Q Aachen arkus L bem OPlauen y Praha 0 poayre Pize NN a y Dar o Cesk R Gxembe 5 N a Czech R Saf r cken we a rn Metz O OReibrony Mersburg Budejovice s KarisruheQ uttgart _ on Baden Baden 9 Aal Cinggtadt Strasburg Reutingen OP gsburg fon Colmar a Freiburg im nchen Breisgau Mulhouse CAS Koratin OSalzburg e Tda E Osterreich Z rich 6 Basel O QSt Gallen Innsbruck Austria Besan on 4 w G UF Liechtenstein Schweiz La D Abbildung 14 Ergebnis einer Offline Analyse von Kartenmaterial zur Bestimmung der Ver f gbarkeit von Steigungsdaten auf einem Teil des deutschen Autobahnnetzes Abschnitte in blauer Farbe stellen Datenl cken dar Ill 3 1 3 Steigungsgenauigkeit In weiteren Untersuchungen werden die bisher nur offline analysierten digitalen Kartendaten in einen Versuchstr ger integriert und die echtzeitf hige Bereitstellung der vor dem Fahrzeug liegenden Topografie erprobt Hierzu wurden zwei fahrzeugtaugliche Steuerger te die jeweils auf unterschiedliche kom merziell erh ltliche Datenbasen zur ckgreifen in einen Versuchstr ger integriert Damit k n nen die Daten der beiden derzeit am Markt befindlichen relevanten Kartendatenhersteller direkt verglichen werden Die Steuerger te werden ber den neuen Standard ADASISv2 an die Fahrzeuginfrastruk
49. d user ac ceptance of information technology MIS quarterly 1989 Dorner K Zimmermann A Kahle J Tigges G Heyes D Projekt Vifa Virtueller Fahrtrainer Forderantrag unver ffentlicht 2010 DOSTLER W GERLOFF O PETZOLD H Schulungsunterlagen des MAN Service Themenbereich Konstantfahrt unver ffentlichtes Dokument M nchen MAN Nutzfahrzeuge AG 2006 Durekovic S Architectures of Map Supported ADAS IEEE Intelligent Vehic les Symposium Baden Baden 2011 ESCH Thomas DAHLHAUS Ulrich 6 Antrieb In HOEPKE Erich BREUER Ste fan Hrsg Nutzfahrzeugtechnik Grundlagen Systeme Komponenten 7 Aufl Wiesbaden Vieweg Teubner Verlag 2013 ATZ MTZ Fachbuch JUST Thomas Anforderungs und Machbarkeitsanalyse von Sensorkonzepten zur Steigungsermittlung im Lastkraftwagen Garching Technische Universit t M nchen Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik Studienarbeit unver ffentlicht 31 05 2012 81 Fas95 Fas07 FTM1 4 Gei08 Goo12 G0013 Hal03 Ham08 Hel07 Hert 2 Hes12 Hey12 Hey13 Hip13 Fastenmeier W Autofahrer und Verkehrssituation Neue Wege zur Bewer tung von Sicherheit und Zuverl ssigkeit moderner Stra enverkehrssysteme Verlag TUV Rheinland K ln Bonn 1995 Fastenmeier W Gstalter H Driving task analysis as a tool in traffic safety research and practice Safety Science 45 S 952 979 2007 Lehrstuhl f r Fahrzeugt
50. dealfall komplett vermieden werden Der Steigungsverlauf der Stra e hat einen wesentlichen Einfluss auf die Dynamik des rollen den Fahrzeuges Daher wird zun chst analysiert welche Anforderungen an die Genauigkeit der Steigungsdaten zu stellen sind Anschlie end wird berpr ft ob kommerziell angebotene digitale Kartendaten diesen Anspr chen gerecht werden Zudem liefert eine Recherche Auskunft dar ber ob zuk nftig alternative Konzepte zur Steigungsermittlung in Frage kom men die ggf auch dort eingesetzt werden k nnen wo heute noch keine ausreichend ge nauen Kartendaten vorhanden sind 11 3 1 1 Anforderungsanalyse zur Genauigkeit von Stra ensteigungsdaten F r die Anforderungsanalyse werden die folgenden zwei Fahrzust nde betrachtet Der erste Fahrzustand ist dadurch gekennzeichnet dass die Summe der Fahrwiderst nde Summe aus Steigungs Luft Roll und Beschleunigungswiderstand positiv ist Wird den Fahrwider st nden in diesem Zustand keine Antriebskraft entgegengesetzt verz gert das Fahrzeug Dieser Fahrzustand eines positiven Gesamtfahrwiderstands liegt sowohl bei der Fahrt in der Ebene und in Steigungen als auch bei Fahrten auf leichten Gef llestrecken vor Dies gilt nicht f r das Rollen auf starken bzw sehr langen Gef llestrecken Dort erfolgt der Energie eintrag aus der potentiellen Energie 18 kad A MASSE IL Kennzeichnend f r den zweiten Fahrzustand ist eine negative Summe der Fahrwiderst nde a
51. der Einfahrt in ein Gef lle die Geschwindigkeit auf 50 1 km h zu reduzieren sind die Steigungsdaten notwen dig die im Mittel nicht mehr als etwa 0 085 von der tats chlichen Stra enneigung abwei chen 20 Troc oo a 0 vg 90kmih Br ae I 0 7 59r las S WE en Vy 60 km h eee SA 057 y 30 km h er o BS 0 25 Ber eae YN I we 5 0 o e 85 ee 2 p 0 25 En 3 Dean o 2 0 5 ee ae ee S rn 0 75 C en 1 joa E 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 reale Steigung oa Abbildung 13 Tolerierbare Steigungsabweichung a als Funktion der realen Steigung a bei verschiedenen Ausgangsgeschwindigkeiten Vo Zielgeschwindigkeit V Vo 10 km h Toleranzniveau f r Zielgeschwindigkeit V Vil 1 km h cwA 5m m 40 000 kg fr 0 007 In der vorliegenden Untersuchung wurde mit 10 km h eine recht gro e Geschwindig keitsspreizung zwischen Ausgangs und Zielgeschwindigkeit sowie eine recht strikte tolerier bare Abweichung von 1 km h von dieser Zielgeschwindigkeit gew hlt Daher kann allgemein empfohlen werden dass Steigungsdaten Genauigkeitsanforderungen mit einem durch schnittlichen Steigungsfehler von weniger als 0 1 0 0573 aufweisen sollten um eine topografieangepasste Fahrweise eines Lastkraftwagens zu erm glichen Aufgrund des nicht linearen Zusammenhangs zwischen der Steigungsangabe in Prozent und in Grad en
52. der Regel steuern die Fahrer ihre Lkw ohnehin nahe an den gesetzlichen Vorgaben so dass hier nicht viel Spielraum besteht die Geschwindigkeit berm ig zu erh hen Daher wird nachfolgend ein Lkw im Zustand eines positiven Gesamtfahrwiderstandes betrachtet Dieser Lastkraftwagen bef hrt eine Steigung in Form einer Rampe wobei a die reale Stei gung beschreibt Abbildung 12 Zum Zeitpunkt f und bei der Geschwindigkeit Vo wird der Antrieb entkoppelt sodass der Lkw aufgrund der Massentr gheit rollt Dabei wird seine Ge schwindigkeit reduziert und erreicht V nach einer Rollstrecke Vom Virtuellen Fahrtrainer wird die Zielgeschwindigkeit V vorgegeben und die Rollstrecke auf Basis von digitalen Kar tendaten gesch tzt Diese Sch tzung h ngt also ma geblich von der Genauigkeit der Kar tendaten ab Daher ist es zweckm ig zun chst eine tolerierbare Geschwindigkeit V zu 19 kad A MAINT YL definieren woraus sich dann wiederum eine tolerierbare Differenz a des Steigungswinkels ableiten lasst Um eine Abschatzung der tolerierbaren Steigungsdifferenz a zu erhalten werden simulativ verschiedene Ausrollvorgange betrachtet Um das Langsdynamikmodell des FTM in Hinsicht auf Rollvorg nge zu validieren sind Ausrollversuche auf der MAN Teststrecke vorgenom men wurden Dabei zeigt sich eine sehr gute bereinstimmung zwischen Modell und Ver suchsfahrzeug Abbildung 12 Schematische Darstellung einer Steigungsfahrt
53. der zweiten Versuchsfahrt mittels Appell auf gefordert m glichst kraftstoffsparend zu fahren ohne jedoch ihre Durchschnittsgeschwindig keit zu reduzieren Dadurch sollen die Fahrer das Maximum ihrer Fertigkeiten abrufen Auf der dritten Fahrt kommt im Anschluss zum ersten Mal der Virtuelle Fahrtrainer zum Ein satz Unter der Anweisung effizient zu fahren wird der Proband darauf hingewiesen dass ihm nun ein System unterst tzend zur Seite steht Wird der Kraftstoffverbrauch weiter redu ziert so darf angenommen werden dass der ViFa wirksam ist Der Fahrer kann unter Zuhil fenahme des Virtuellen Fahrtrainers effizienter Fahren als seine Fertigkeiten eigentlich zu lassen 44 kad A MARNI TIL Im Idealfall gelingt es mithilfe des Virtuellen Fahrtrainers nicht nur die Fahrweise w hrend des aktiven Einsatzes des Systems positiv zu beeinflussen sondern Wissen zu vermitteln bzw die Fertigkeitsspanne zu erweitern Dadurch k nnten Fahrer von dem System auch dann profitieren wenn es nicht verf gbar oder ausgeschaltet ist Eine Adaption von Sys temanweisungen durch den Fahrer kann zudem als positiver Indikator bzgl der Akzeptanz interpretiert werden Erscheinen dem Fahrer die Hinweise des Virtuellen Fahrtrainers nicht schl ssig so wird er dem Vorschlag des Systems wenig Akzeptanz entgegenbringen Dann ist auch nicht davon auszugehen dass der Fahrer die vorgeschlagene Fahrweise ber nimmt Ob der kurzfristige Einsatz des ViFa bereits z
54. derungen erstellen Funktionsentwicklung Optimierung Anforderungen abgleichen Spezifikation erstellen Abbildung 37 Vertikaler Entwicklungsansatz zum durchg ngigen Entwurf von Funktionen zur Fahrfehler und Situationserkennung Die Anweisungen der Kategorie Fahrweise und Fahrzeugbedienung beinhalten jeweils eine ausgepr gte Subkategorie die daher gesondert behandelt werden F r die Kategorie der Fahrweise sind das Hinweise zum vorausschauenden Fahren und f r die Fahrzeug bedienung werden die Handschaltempfehlungen einzeln gef hrt Die Entwicklung von Funktionen zur Situations und Fahrfehlererkennung gliedert sich demnach in die folgenden vier Schwerpunktbereiche Fahrweise Neben der vorausschauenden Geschwindigkeitsbeeinflussung kann der Fahrer w hrend Konstantfahrphasen durch die geeignete Wahl des Geschwindig keitsniveaus den Kraftstoffverbrauch positiv beeinflussen indem er beispielsweise die maximale Reisegeschwindigkeit drosselt oder die Geschwindigkeit vom Vorder mann antizipiert Vorausschauendes Fahren Subkategorie der Fahrweise Beim vorausschauen den Fahren kommt es vor allem darauf an die kinetische Energie des Fahrzeugs Kraftstoffeffizient auszunutzen Die Funktionen des Fahrtrainers unterst tzen den Fahrer bei dieser Aufgabe indem vorausschauende Fahrhinweise generiert werden die es dem Fahrer erm glichen fr hz
55. digkeit von 55 km h auf 60 km h erh hen m chte und dies durch die Bet tigung des Kickdowns umsetzt Da die Fehlererkennung den Fahrerwunsch nicht kennt m ssen Annahmen getroffen werden ob von einem vors tzlichen Fahrfehler auszugehen ist Beabsichtigt der Fahrer l ngerfristig eine unn tig hohe Reisegeschwindigkeit einzuhalten oder ist er aufgrund des Beschleunigungsvorgangs nur kurzfristig unverh ltnism ig schnell gefahren Wurde der Kickdown durch zu feste Bet tigung des Fahrpedals irrt mlich ausge l st oder m chte der Fahrer eine unpassende Beschleunigung durchf hren Derartige Fra gen lassen sich mithilfe der Fehlererkennung nur beantworten indem das Fahrerverhalten ber einen begrenzten Zeitraum beobachtet wird Ist das Fehlverhalten innerhalb dieses Zeitraums handlungsbestimmend kann mit hinreichender Wahrscheinlichkeit angenommen werden dass die vom Fahrer gew hlte Strategie oder Taktik unzweckm ig ist Das Verhal ten des Fahrers wird somit retrospektiv als Fehler erkannt 1 4 5 2 Funktionsentwicklung des Filterungs und Priorisierungsmoduls Um mithilfe eines Filterungs und Priorisierungsmoduls zu einer hohen Akzeptanz beizutra gen wird zun chst analysiert welche Meldungsaspekte des Virtuellen Fahrtrainers in der Modellvorstellung des Technologieakzeptanzmodells nach Davis engl Technology Accep tance Model TAM eine Beeinflussung der Systemnutzung erwarten lassen Dav86 Dem nach wird vermutet dass die
56. dstra en auftreten Daher sollen die Strecken etwa 25 Autobahn 70 Landstra en und 5 Ortsstra en anteile aufweisen Diese Strecken werden mit Szenarien bef llt die eine suboptimale Fahr weise erwarte lassen und dadurch Anweisungen des Virtuellen Fahrtrainers provozieren Bei der Gestaltung von Fahrsimulatorversuchen mit Messwiederholungen besteht im Allge meinen ein Interessenkonflikt Zum einen soll eine hohe Vergleichbarkeit zwischen den Messwiederholungen sichergestellt zum anderen aber eine Gew hnung an Strecken und Szenarien ausgeschlossen werden W rden auf allen Fahrten exakt die gleichen Strecken verwendet werden so lie en sich die einzelnen Szenarien und Situationen zwar sehr gut miteinander vergleichen allerdings k nnten gemessene Effekte auf sp teren Fahrten nicht 48 kaad A MASSE IL mehr zweifelsfrei den untersuchten unabh ngigen Variablen zugeschrieben werden Sys temnutzung und Appell Stattdessen w re die Hypothese berechtigt dass die Effekte durch die Gew hnung der Fahrer an die Strecke entstanden sind Um einen guten Kompromiss zwischen der Vergleichbarkeit und der Vermeidung von Ge wohnungseffekten zu erreichen werden verschiedene Ma nahmen umgesetzt Zun chst besteht jede Strecke aus Hauptmodulen die eine Vergleichbarkeit sicherstellen sowie bergangsmodulen die unterschiedlich sind und daher einer Gew hnung entgegenwirken Sowohl die Szenarien bez glich einer wirtschaftlichen Fahrweise
57. e Anwei sung m glichst effizient zu fahren f hrt demnach im Vergleich zur Referenz kein Treatment bereits zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs um 6 Bemerkenswert ist dass diese Einsparung durch die Teilnehmer erzielt wird obwohl die Durchschnittsgeschwindigkeit um 1 3 zunimmt Der Einsatz des Virtuellen Fahrtrainers auf Fahrt 3 der Systemgruppe f hrt zu einer weiteren Abnahme des Verbrauchs um 6 6 im Vergleich zur Anweisung und da mit um 12 2 verglichen mit der Referenz Im Gegensatz zur Anweisung f hrt der Syste meinsatz jedoch zu einer leichten Zunahme der Fahrtzeit Im Vergleich zur Anweisung auf 51 kad A MANIL die sich f r den Systemeinsatz die Signifikanzwerte beziehen sinkt die Durchschnittsge schwindigkeit um 2 1 Gegen ber der Referenz entspricht dies einer relativen Abnahme um 0 7 Auch der dritte Untersuchte Effekt die Systemerfahrung kann mittels Regressi onsanalyse nachgewiesen werden Zus tzlich zu dem Effekt der Anweisung kann die Sys temerfahrung eine weitere Reduktion um 2 5 erkl ren ohne die Durchschnittsgeschwin digkeit signifikant zu beeinflussen 63 0 62 5 signifikant p lt 0 05 hoch signifikant p lt 0 05 h chst signifikant p lt 0 001 Durchschnittsgeschwindigkeit in km h 2 oO Referenz Anweisung System System einsatz erfahrung Abbildung 36 Ver nderung der Durchschnittsgeschwindigkeit aufgrund der Treatments Anweisung Systemein
58. e der Einstellung zu Fahrerassistenzsystemen der Teilnahme von Trainingskursen und der Bewertung des Virtuellen Fahrtrainers durchgef hrt Die Ver gleichsgruppe erh lt zudem Fragen die das Wissen bzgl einer effizienten Fahrweise abpru fen 11 5 7 Ergebnisse Die Daten des Fahrsimulatorversuchs werden mithilfe eines linear gemischten Regressions modells LMM aus dem Engl f r Linear Mixed Model analysiert Dau13 Die Regressions analyse mittels LMM erm glicht es Unterschiede der beobachteten Variablen Kraftstoff Streckenverbrauch und Durchschnittsgeschwindigkeit einem Treatment zuzuweisen An weisung Systemeinsatz oder Systemerfahrung und deren Signifikanzwerte zu ermitteln Dies ist mittels LMM Analyse auch dann m glich wenn w hrend einer Beobachtung mehre rer Treatments vorliegen z B auf Fahrt 2 und 3 der Systemgruppe 44 5 43 E S 5 2 fe mm gg zo signifikant jee B 7 38 u hoch signifikant 2 37 p lt 0 05 36 h chst signifikant x 35 p lt 0 001 Referenz Anweisung System System einsatz erfahrung Abbildung 35 Ver nderung des Kraftstoff Streckenverbrauchs aufgrund der Treatments Anweisung Systemeinsatz und Systemerfahrung gem Regressionsana lyse mittels LMM eigene Darstellung Daten entnommen aus Dau13 Die Ergebnisse der Regressionsanalyse sind f r den Kraftstoff Streckenverbrauch in Abbil dung 35 und f r die Durchschnittsgeschwindigkeit in Abbildung 36 dargestellt Di
59. eceeeeeeeseueeseeseeseseeeeseeeseueeseeesaeeens 66 IIl 9 4 EinllUsse auf die Fahrweise asccdcensindosacccindeasatelaccnasandemestuveseiacvedoavatwlaneccansdexsetete 66 1 9 5 Einfluss auf das AkzZeptanZempfinden ccccccecceeeeeeeeeeeeeeseeeeseeeseeeeseeeseeeens 69 11 10 Zusammenfassung cies tere tect tcc tere tec tree ec tere tetas nnnm 79 IV EILETaAlUFVETZEIENDIS secs sen soe nent este eier essen naar een 80 Aufgabenstellung und Zielsetzung Aus heutiger Sicht ist der Schritt zum autonomen Fahren im offentlichen Verkehr in naher Zukunft nicht erreichbar Obwohl die Anzahl der Assistenzsysteme st ndig ansteigt bleiben vor allem der Fahrer und dessen Umgang mit dem Fahrzeug die wesentliche Einflussgr e bei der Einsparung von Kraftstoff und dem Verschlei von Komponenten W hrend aus um weltpolitischer Sicht die Reduzierung der CO Emissionen und Schonung der Ressourcen von zentraler Bedeutung sind stehen bei Fuhrunternehmern vielmehr Kostenreduzierung und Total Cost of Ownership TCO im Vordergrund Diese Ziele m ssen sich jedoch nicht widersprechen wenn die weitere Reduzierung der Emissionen und Schonung der Ressour cen nicht mit aufw ndigen und teuren Techniken erkauft werden muss Bisher lag der Fokus berwiegend auf der Verbesserung der Technik der Fahrer blieb weitgehend au en vor Dabei verbirgt sich gerade beim Fahrer ein erhebliches Potential das ohne teuren techni schen Aufwand genutzt werden kann Kostenana
60. echnik FTM Fahrsimulator URL http www ftm mw tum de index php id 302 berpr fungsdatum 2014 03 06 Geiler M Kerwien H Wirksamkeitsstudie zu einem Training konomischen Fahrens Z f Verkehrssicherheit 54 Nr 3 S 138 2008 Google Google Maps http maps google de maps hl de amp tab wl Datum des Zugriffes 09 10 2012 Google Google Maps http maps google de maps hl de amp tab wl Datum des Zugriffes 21 10 2013 HALFMANN Christoph HOLZMANN Henning Adaptive Modelle f r die Kraft fahrzeugdynamik Berlin Heidelberg Springer Berlin Heidelberg 2003 VDI Buch HAMM Horst Wie Lkw umweltfreundlicher fahren In natur kosmos 03 2008 Sonderbeilage S 2 8 HELLSTROM Erik Look ahead Control of Heavy Trucks utilizing Road Topog raphy Link ping Link pings universitet Department of Electrical Engineering 2007 URL http www diva portal org smash get diva2 23829 FULLTEXTO1 pdf berpr fungsdatum 2014 03 23 HERING Ekbert Hrsg SCH NFELDER Gert Hrsg Sensoren in Wissen schaft und Technik Funktionsweise und Einsatzgebiete Wiesbaden Vie weg Teubner Verlag 2012 HESSE Stefan SCHNELL Gerhard Sensoren f r die Prozess und Fabrikau tomation Funktion Ausf hrung Anwendung 5 korrigierte und verbesserte Auflage Wiesbaden Vieweg Teubner Verlag 2012 Heyes D Hipp E Zimmermann A ROmersperger X Raudszus D Lien kamp M Systematische Bewertung des Fahrerei
61. echnische Systeme sinnvoll die dem Fahrer w hrend oder nach der Fahrt verbrauchsoptimierende und verschleiBmindernde Verhaltensweisen vorschlagen bzw ein m gliches Fehlverhalten kommunizieren k nnen Dies entspricht der Idee eines Virtuellen Fahrtrainers ViFa eines Assistenzsystems das aus einer Vielzahl von Ein gangsgr en wie Bedieneingaben und Umweltbedingungen die Fahrweise analysiert und bei Bedarf Fahrempfehlungen an den Fahrer zur ckmelden kann Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Virtuellen Fahrtrainers zur Unterst tzung des Fahrers f r eine verbrauchs und verschlei optimierte Fahrweise Zur Erreichung dieses Ziels muss ermittelt werden welche Signale zur Erkennung von ver brauchserh henden Fahrfehlern herangezogen werden k nnen in welcher Weise diese Sig nale analysiert werden m ssen und welche Korrelationen es gibt um daraus letztlich ein optimierungsbed rftiges Fahrerverhalten zu erkennen und dem Fahrer geeignete Empfeh lungen zu geben Hier soll zwischen Meldungen unterschieden werden die dem Fahrer so fort angezeigt werden und Meldungen die dem Fahrer als Zusammenfassung z B am Ende der Fahrt mitgeteilt werden Bei den Meldungen muss die Art und Weise der Informations bermittlung an den Fahrer er arbeitet werden damit die vorgeschlagenen Eingriffe auch vom Fahrer verstanden und um gesetzt werden Dies ist nur zu erreichen wenn die Informations bermittlung f r den Fahrer motivierend
62. egeben werden Der Meldungsinhalt muss eine pr zise Umsetzung zulassen Der Fahrtrainer muss einfach zu bedienen sein F r die Erf llung der ersten beiden Anforderungen ist in erster Linie die richtige Funktionalit t der Fahrfehlererkennung verantwortlich Die beiden letzten Anforderungen betreffen die Mensch Maschine Schnittstelle und werden im Folgenden n her ausgef hrt 11 4 2 Abstraktionsniveau der Fahrhinweise Bei der Anforderungsermittlung wurde insbesondere die Pr zision der Systemmeldungen als entscheidender Motivator identifiziert F r die Gestaltung der Fahrerschnittstelle ergibt sich daraus die Fragestellung welches Abstraktionsniveau sich f r Anwendung des Virtuellen Fahrtrainers hinsichtlich Umsetzungsgenauigkeit besonders eignet Prinzipiell lassen sich zwei Arten von Fahrhinweisen darstellen Bedienebene Der Fahrhinweis teilt dem Fahrer mit welche Bedienelemente er bet tigen muss um kraftstoffeffizient zu fahren Durch diese sehr pr zisen Anweisungen auf Bedienebene muss der Fahrer den Fahrhinweis nicht weiter interpretieren doch dies setzt auch systemseitig ein sehr detailliertes Situationswissen voraus Manoverebene Fahrhinweise werden auf einer h heren Abstraktionsebene bermit telt und dem Fahrer wird ein Man ver vorgeschlagen das sich aus mehreren Be dienschritten zusammensetzen kann Dem Fahrer f llt die Aufgabe zu die notwendi gen Handlungsschritte aus dem Man vervorschlag abzuleiten und umzus
63. eise Bei der Systemfahrt trat der Fahrhinweis zum Ausrollen vor Infrastruktur im Mittel zwischen 8 und 10 Mal und damit am h ufigsten auf Abbildung 48 Ebenfalls traten die Fahrhinweise zum Ausrollen vor Gef lle zum z gigen Beschleunigen und der Verwendung von ACC und Limiter regelm ig auf Die brigen Anweisungen wurden vom Virtuellen Fahrtrainers nur vereinzelt ausgegeben Entweder wurden also die entsprechenden Fahrsituationen von den Fahrern fehlerfrei bew ltigt oder die Situationen traten selten auf Gerade die geringe H u figkeit des Fahrhinweises zur Anpassung der Reisegeschwindigkeit der bei einer dauerhaf ten Fahrgeschwindigkeit ber 85 km h ausgel st wird deutet dies darauf hin dass die Pro banden auf den Autobahnabschnitten unter den Versuchsbedingungen bem ht zur ckhal tend fuhren 66 abs Haufigkeit pro Fahrt Min Ausrei er Max Ausrei er Abbildung 48 Absolute H ufigkeiten der Fahrhinweise w hrend der Systemfahrt F r die Bewertung der vorausschauenden Fahrhinweise ist vor allem die Rolll nge vor den einzelnen vorausliegenden Fahrsituationen von Bedeutung W hrend dieser Phasen rollt das Fahrzeug im Schubbetrieb ohne dass Kraftstoff verbraucht wird F r die Probandenfahrten betrug die mittlere potentielle Rolll nge vor Infrastrukturelementen 5 700 m f r topografiebedinge Rollphasen 2 800 m Abbildung 49 Ein Fahrer der alle Fahrhinweise exakt befolgt K nnte demnach diese Rolll ngen er
64. eitig die Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen Fahrzeugbedienung Durch den sachgerechten Umgang mit den Fahrzeugbedien elementen kann Kraftstoff eingespart und Verschlei reduziert werden Beispielswei se wird durch Ausschalten des Motors w hrend l ngerer Stillstandzeiten der Leer laufverbrauch vermieden oder durch die Nutzung des Retarders der Bremsenver schlei verringert Handschaltempfehlungen Subkategorie der Fahrzeugbedienung Der geeigne te Umgang mit Handschaltfahrzeugen kann den Verschlei der Antriebsstrangkom ponenten reduzieren und die Kraftstoffeffizienz erh hen wenn der Motor im g nsti gen Motorbetriebsbereich arbeitet Daf r wurden Funktionen entwickelt die Anfahr vorg nge analysieren und dem Fahrer Hinweise zum Anfahrgang und zum Umgang mit Kupplung und Fahrpedal geben W hrend Konstantfahrphasen wird der ver 53 kad A MANIL i brauchsg nstige Gang ermittelt und gegebenenfalls dem Fahrer ein verbrauchsg ns tigerer Gang empfohlen Eine bersicht der zu den vier Kategorien geh renden und im Fahrtrainer implementierten Anweisungen gibt Tabelle 3 Tabelle 3 Anweisungen des Virtuellen Fahrtrainers eingeteilt in die Kategorien Fahr weise Vorausschauendes Fahren Fahrzeugbedienung und Hand schaltempfehlungen Reisegeschwindigkeit nicht zu hoch w hlen Reaktion vom Vordermann antizipieren Geschwindigkeit vor Gef lle reduzieren Vorausschauendes Vor Gef lleende Gesch
65. eitpunkt zur Fu wegnahme liegt Das genaue Treffen dieses Zeitpunktes wird jedoch in den Verantwortungsbereich des Fahrers gelegt Au erdem k nnen Informationen wie Entfernung und die mittlere Steigung bis zum Gef llebeginn angezeigt werden Neben dem Umstand dass ein derartiges Konzept eine aktivere Einbindung des Fahrers vorsieht um ihn st rker zu motivieren weist es einen weiteren Vorteil auf Es ist davon aus zugehen dass viele Fahrer auf das Image eines sparsamen umweltbewussten Fahrers kei nen besonderen Wert legen Das vorgestellte Gamification Konzept erm glicht es den ei gentlichen Grund der Aufgaben das wirtschaftliche Fahren in den Hintergrund zu r cken Bei oben aufgef hrtem Beispiel zur Erreichung einer Zielgeschwindigkeit durch einen Roll vorgang kann ohne weiteres argumentiert werden Kennen und beherrschen Sie Ihr Fahr zeug so gut dass sie die Zielgeschwindigkeit durch einen Rollvorgang treffen k nnen Ent sprechend w rde eine Bewertung der Aufgabenerf llung sowohl Abz ge bei einer zu schnel 42 kad A MANIL len als auch bei einer zu langsamen Zielgeschwindigkeit nach sich ziehen Aus rein wirt schaftlichen Gr nden w re eine zu langsame Zielgeschwindigkeit sogar vorteilhaft Das dargestellte Gamification Konzept stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Beeinflus sung der Fahrweise dar und er ffnet ein neuartiges Forschungsfeld f r den Einsatz von Fah rerassistenzsystemen Daher wurde hier
66. en 11 9 5 2 Bewertung der Akzeptanz mittels explorativer Befragung Die explorative Befragung wird aus Fragebogenelementen von MOHRA konzipiert und weiter entwickelt Moh13 S 199 246 Die Elemente werden teilweise angepasst abge ndert oder um weitere Items erg nzt Zudem werden neue Fragen erstellt Abbildung 53 zeigt die relativen H ufigkeiten der Nennungen eines explorativen Befragungs blocks Der obere Balken stellt die Ergebnisse der Fahrsimulatoruntersuchung Systemgrup pe N 20 und der untere die des Realversuchs dar beide Gruppen N 22 Innerhalb der Balken sind zudem die absoluten H ufigkeiten der Nennungen f r die einzelnen Skalenkate gorien angegeben Dieser Befragungsblock wurde in beiden Versuchen nach der System fahrt unmittelbar nach der Befragung nach VAN DER LAAN et al abgefragt Die Befragung die ses Blocks enth lt deshalb haupts chlich Fragen zu Aspekten der operativen Ebene und der Gebrauchstauglichkeit Da die Erinnerungen an das System noch frisch sind ist davon aus zugehen dass die Teilnehmer detailliert Angaben machen k nnen ob und warum das Sys tem ablenkt oder st rt warum die Informationen verst ndlich sind oder nicht 71 gt MARI FL__ E trifft nicht zu E trifft eher nicht zu m unentschieden trifft eher zu trifft zu weder noch Rel H ufigkeit der Nennungen je Versuch 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 00 Ich wurde w hrend der Fahrt durch das S E E E E i System mehr
67. en Fahrsituationen werden jeweils ein pas sender Handlungshinweis Aktion und die dazugeh rige Begr ndung erarbeitet Grund Aktion und Grund werden mit entsprechenden Piktogrammen veranschaulicht Im Vorder grund steht dabei die schnell w hrend der Fahrt erfassbare Handlungsanweisung 33 hans Fahrtrainer IL Nm T Bitte jetzt Rollen vor Tempolimit Fu vom Gas 250 m Abbildung 23 Anzeige des Fahrhinweises und der Begr ndung Hey13 Im Rahmen der Vorbereitungen zur Fahrsimulatoruntersuchung Unterkapitel III 5 wird er sichtlich dass f r eine nutzergerechte Mensch Maschine Schnittstelle weitere Systeminfor mationen in Form von Feedback zielf hrend sind Nach ZUHLKE werden f r technische Systeme mit MMS insgesamt drei Arten von Feedback unterschieden Z h12 S 26 e Das Handlungsfeedback gibt dem Nutzer unmittelbar zu erkennen dass dieser die Handlung in gew nschter Form ausgef hrt hat e Das Statusfeedback meldet dem Nutzer den Stand des Fortschritts in der Zielerrei chung Laut ZUHLKE ist ein derartiges Feedback insbesondere dann angebracht wenn bis zur Zielerreichung mehr als 2 s vergehen e Das Zielfeedback teilt dem Nutzer mit dass die Handlung vollst ndig ausgef hrt und das Ziel erreicht wurde W hrend der Funktionstests des Virtuellen Fahrtrainers und der Abstimmung der Szenarien im Fahrsimulator f hrt vor allem das fehlende Statusfeedback bei vorausschauenden Fahr hinweisen zu I
68. enstand aktueller Lkw widerspiegeln Das Vorausschaumodul stellt Informationen zum vorausliegenden Streckenabschnitt zur Ver f gung z B Steigungsdaten Im Realfahrzeug werden dazu eine GPS basierte Ortung so wie digitale elektronische Kartendaten genutzt Wird von der Fahrfehlererkennung eine sub optimale Fahrweise erkannt so wird eine Anweisung generiert Die bermittlung der Anwei sungen an den Fahrer erfolgt ber ein externes Ausgabeger t visuell und akustisch 4 A O er i Be a N d AA 5 ai A ite Ne lt Abbildung 33 Externes Ausgabeger t des Virtuellen Fahrtrainers im Mockup des Fahrsi mulators F r eine ordnungsgem e Funktionsweise des Virtuellen Fahrtrainers im Fahrsimulator muss daher gew hrleistet werden dass sowohl die Daten des Fahrzeugbusses als auch die des Vorausschaumoduls in plausibler Form vorliegen Da die Busarchitektur des Fahrsimula tors weitestgehend eine Abbildung der MAN Serienarchitektur darstellt und wichtige Senso ren die nicht physikalisch vorhanden sind virtuell modelliert werden stellte die Schnittstelle zum Fahrzeugbus keine gro e Herausforderung dar und konnte ohne gro e Aufw nde im FTM Simulator realisiert werden Das Vorausschaumodul greift beim Einsatz im Realfahrzeug jedoch auf eine satellitenbasier te Positionsbestimmung zur ck Zudem nehmen die elektronischen Kartendaten Bezug auf reale Stra en Im Fahrsimulator werden hingegen fiktive Strecken er
69. er Fahrsimulatoruntersuchung 25 Bzgl der Ablenkung gehen die Meinungen im Realver such also weiter auseinander 68 RV bzw 75 FV der Teilnehmer f hlen sich nicht durch den ViFa gest rt Immerhin 7 der Teilnehmer beider Versuche also etwa 17 geben an sich vom System bevormundet zu f hlen Eine motivierende Wirkung wird wiederum bei den Probanden des Realversuchs umfangreicher best tigt 77 zu 70 FV Genau an dersherum verh lt es sich mit der Verst ndlichkeit der Informationen Hier geben 90 der Teilnehmer der Fahrsimulatorstudie an die Bedeutung der Informationen verstanden zu ha ben Im Realversuch sind hingegen f r 32 der Teilnehmer die Informationen nicht nach vollziehbar Trotzdem geben ebenfalls 32 der Teilnehmer des Realversuchs an dass es Situationen gab in denen sie sich tendenziell weniger Informationen vom System ge w nscht h tten Hinsichtlich der Wahrnehmbarkeit der Meldung hat der Virtuelle Fahrtrainer im Fahrsimulator ebenfalls bessere Bewertungen erhalten 90 FV zu 68 RV In Abbildung 54 sind die Resultate einer weiteren explorativen Befragung dargestellt Diese Befragung stellt die abschlie Rende Bewertung des Systems durch die Teilnehmer dar Sie wurde im Fahrsimulatorversuch von der Systemgruppe nach der vierten Fahrt durchgef hrt und im Realversuch in beiden Gruppen jeweils nach der Systemfahrt entsprechend je nach Gruppe entweder nach Fahrt 1 oder nach Fahrt 2 Im Unterschied zu explor
70. er unter Zuhil fenahme eines Ablaufplans W hrend der Versuchstechniker die Messtechnik im Lkw vorbereitet werden die Teilnehmer durch den Versuchsleiter am Fahrsimulator des Lehrstuhls f r Fahrzeugtechnik begr t Dort unterzeichneten die Probanden die Einwilligungserkl rung und absolvierten eine demogra phische Befragung Im Anschluss werden die Versuchsteilnehmer mit dem Fahrzeug am Ausgangspunkt der Versuche vertraut gemacht Parkplatz der Technischen Universit t M n chen und insbesondere die Bedienung der serienm igen Assistenzfunktionen erkl rt Da raufhin folgt eine etwa 10 min tige Eingew hnungsfahrt zum Startpunkt des Versuches Abbildung 46 Auf der Eingew hnungsfahrt werden die Teilnehmer aufgefordert Tempomat ACC Limiter und Retarder einzusetzen um die Bedienung zu ben Nach der Eingew hnungsfahrt wird der Versuch je nach Gruppe mit den zwei Fahrten durchgef hrt Vor und zwischen den Fahrten werden die Fahrer am Startpunkt der Ver suchsstrecke befragt Neben T uschungsbefragungen zur Akustik Motoren und Windge r uschen vgl 11 9 2 auf den Vergleichsfahrten werden die Teilnehmer w hrend der Sys temfahrt zu Aspekten der ViFa Anweisungen befragt Die zweite Versuchsfahrt endet nicht am Startpunkt sondern am Ausgangspunkt auf dem Parkplatz der TUM Dort findet eine fina le Befragung statt bevor die Probanden eine Aufwandsentsch digung erhalten und verab schiedet werden 11 9 4 Einfl sse auf die Fahrw
71. erell zu lassigen H chstgeschwindigkeit liegende Geschwindigkeitsbegrenzungen werden zur Bestimmung der Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit herangezogen e Abbiegevorgang Kann aus der navigierten Route abgeleitet werden dass an einer vorausliegenden Kreuzung ein Abbiegevorgang zu erwarten ist so wird die Fahr zeugmaximalgeschwindigkeit f r den Abbiegevorgang in Abh ngigkeit des Abbiege winkels ermittelt 28 kad A MASS IL i e Stoppschild Wird die Vorfahrt eine schildergeregelte Kreuzung durch ein Stopp schild geregelt kann das Fahrzeug fr hzeitig an eine niedrige Geschwindigkeit her angef hrt werden e Scharfe Kurve In Abh ngigkeit des Kurvenradius l sst sich die Fahrzeugmaximal geschwindigkeit ableiten o Kreisverkehr Ein Kreisverkehr stellt einen Sonderfall einer engen Kurve dar auf den der Fahrer gesondert hingewiesen wird o Abfahrt Bei Abfahrten wird die Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit vom Kur venradius am Ausgang des Verz gerungsstreifens bestimmt Hierbei muss die Ausrollstrategie die Nutzung des Verz gerungsstreifens mit einbeziehen um Behinderungen nachfolgender Fahrzeuge zu vermeiden o Auffahrten Auffahrten werden analog einer scharfen Kurve behandelt 11 4 AP4 Mensch Maschine Schnittstelle Die Akzeptanz eines virtuellen Fahrtrainers h ngt ma geblich von der Auslegung der Mensch Maschine Schnittstelle ab Nur wenn der Fahrer die Hinweise als motivierend und nicht als st rend oder bevormundend empfind
72. eren Einflussfaktoren z B Design Bedienfreundlichkeit ist davon auszugehen dass beim Virtuellen Fahrtrainer die Anzahl und Dauer von Meldungen einen starken Ein fluss auf die Nutzerakzeptanz haben Die Meldungsanzahl und dauer kann mithilfe eines Filter und Priorisierungsmoduls gesteuert werden Der Auslegungsschwerpunkt Lernwirksamkeit beschreibt f r Fahrerassistenzsysteme im All gemeinen keine Notwendigkeit Da ein Hauptaugenmerk des Virtuellen Fahrtrainers auf der Vermittlung einer wirtschaftlichen Fahrweise liegt erscheint eine Auslegung der Filter und Priorisierungsstrategie unter Ber cksichtigung der Lernwirkung durchaus sinnvoll Im Rah men des Projektes sind jedoch keine Langzeitstudien vorgesehen Daher erfolgt eine Ausle gung und Optimierung des Virtuellen Fahrtrainers nur auf Aspekte der kurzfristigen Lernwirk samkeit Dazu wird das Konzept der Cognitive Load Theory CLT deutsch Kognitive Bean spruchungstheorie herangezogen Swe88 Die CLT geht davon aus dass Lernprozesse besonders wirksamer sind wenn die kognitive Beanspruchung beim Lernen niedrig gehalten wird Wie bei der akzeptanzorientierten Konzeption der Filter und Priorisierungsstrategie sind damit f r die Lernwirksamkeit ebenfalls die Meldungsanzahl und dauer wichtige Ausle gungsparameter l11 4 5 1 Kategorisierung der Fahrfehler in Hinblick auf die Filter und Priorisie rungsstrategie Um die Komplexit t der Filterung zu minimieren und dadurch eine ef
73. esign Obwohl im Fahrsimulatorversuch die Wirksamkeit des Virtuellen Fahrtrainers qualitativ nach gewiesen werden konnte Abschnitt IIl 5 7 ist unklar inwieweit sich die Ergebnisse quantita tiv auf den Einsatz im realen Stra enverkehr bertragen lassen Die zentrale Versuchshypo these ist daher analog zu Hypothese 2 des Fahrsimulatorversuchs formuliert als e Wirksamkeit des Systems Bei Verwendung des Virtuellen Fahrtrainers stellt sich eine effizientere Fahrweise ein als ohne System ohne die Fahrtzeit unverh ltnism ig zu erh hen Unabh ngige Variable Systemeinsatz Im Vergleich zu einer Fahrsimulatoruntersuchung ist ein Realversuch im Allgemeinen we sentlich aufwendiger und zeitintensiver F r den Versuch galt es daher unter vertretbarem Aufwand den besten Kompromiss zwischen den Faktoren Streckenl nge und Anzahl der Fahrten je Versuchsdurchlauf abzuw gen Dabei sind die folgenden Abh ngigkeiten zu be achten Die Streckenl nge beeinflusst die Dauer einer Fahrt und damit die Zeit die die Fah rer haben ein Systemverst ndnis aufzubauen Ist diese Zeitspanne nicht ausreichend so ist davon auszugehen dass der Effekt des Systemeinsatz gering ausf llt Die Anzahl der Fahr ten je Versuchsdurchlauf bestimmt wiederum wie viele unabh ngige Variablen bei einem Design mit Messwiederholung untersucht werden k nnen Wird nur die unabh ngige Variab le Systemeinsatz beleuchtet sind mindestens zwei Fahrten notwendig Vor
74. et wird er auch bereit sein sie zu befolgen Daher werden zuerst die Anforderungen der Fahrer ermittelt um daraus die Meldungsinhalte zu gestallten Die Integration ins Fahrzeug erfolgt ber ein terti res Display 11 4 1 Sammlung von Anforderungen F r die Bestimmung von Anforderungen f r die Schnittstellengestaltung wird im ersten Schritt ein grundlegendes Verst ndnis der Beweggr nde f r die Nutzung des Virtuellen Fahr trainers durch eine qualitative Studie geschaffen Es ist davon auszugehen dass ein technisches System zur Unterst tzung der wirtschaftli chen Fahrweise nur dann dauerhaft genutzt wird wenn es einen langfristigen Nutzen ver spricht Um zu einem Verst ndnis f r die Beweggr nde f r die Nutzung zu gelangen wird von Kornberger Kor12 im Rahmen des Projekts ein strukturiertes Expertengespr ch in Form einer Fokusgruppe mit den zuk nftigen Systemnutzern durchgef hrt Diese Art der qualitativen Studie bew hrt sich vor allem wenn zu einem spezifischen Thema die Gedan ken und Gef hle von Personen identifiziert und Meinungen Einstellungen Wahrnehmungen und Ideen gesammelt werden sollen Kor12 S 40 Kru94 F r die Fokusgruppe werden 5 Berufskraftfahrer und 1 Spediteur eingeladen und die folgen den Fragestellungen diskutiert e Wie ist die generelle Einstellung der Teilnehmer zum Virtuellen Fahrtrainer e In welchen Fahrsituationen ist eine Unterst tzung besonders sinnvoll e Welche Faktoren beeinflussen die
75. etzen Es ist zu erwarten dass dieser Denkprozess die Ausf hrung verz gert oder auch zu feh lerhaften Bedienschritten f hren kann Jedoch l sst sich vermuten dass ein gr erer 31 nn manl f N Lerneffekt erzielt werden kann da eine intensivere Auseinandersetzung mit dem si tuativen Geschehen gef rdert wird Abbildung 21 zeigt diesen Unterschied im Abstraktionsniveau am Beispiel einer Folgesituati on Im Allgemeinen ist es wirtschaftlich einen gr eren Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug aufzubauen Dadurch ergeben sich zus tzliche Handlungsspielraume um auf Ge schwindigkeits nderungen des Vorderfahrzeugs wirtschaftlich zu reagieren Um einen gr Beren Abstand zum Vorderfahrzeug aufzubauen sollte der Fahrer m glichst w hrend Ge schwindigkeitsspitzen des Vorderfahrzeugs mit einer niedrigeren konstanten Geschwindig keit folgen Ein Fahrhinweis auf Bedienebene gibt in diesem Fall konkret an den Tempomat auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu setzen Auf Man verebene bekommt der Fahrer die Aufgabe gestellt den Abstand zu vergr ern Die Umsetzung dieses Man vers bleibt dem Fahrer berlassen und kann je nach Situation unterschiedlich ausfallen man Fahrtrainer ope Fahrtrainer O Bitte Abstand vergr ern Bitte Tempomat auf 60 km h setzen Abbildung 21 Exemplarischer Fahrhinweis auf Bedienebene links und auf Man verebene rechts Abbildung 22 Ein Proband am Pr fstand der MAN
76. etzen Sie die T tigkeit JETZT um sodass der Erfolg der Handlung bei Umsetzung durch den Fahrer ausschlie lich vom System abh ngt Vor dem Hintergrund dieser Passivit t ist fraglich inwieweit der Fahrer motiviert ist das System dau erhaft einzusetzen vgl hierzu das Konzept der Selbstwirksamkeitserwartung Ban77 Um Personen z B Kunden Nutzer Mitarbeiter aus ihrer passiven Rolle zu l sen und st r ker zu aktivieren hat sich in anderen Bereichen z B Marketing Internet Bildung ein Kon zept etabliert das sich Gamification oder Gamifizierung nennt Nach BREUER ist Gamification die Verwendung von spieltypischen Mechaniken au erhalb reiner Spiele mit dem Ziel das Verhalten von Menschen zu beeinflussen Brei1 Spieltypische Mechaniken sind u a Punkte Auszeichnungen Ranglisten aber auch R tsel und herausfordernde Aufgaben sog Quests 41 kad A MASS IL Im Bereich des wirtschaftlichen Fahrens sind ebenfalls erste Gamification Konzepte in Serie eingef hrt worden SPI12 Diese machen sich Spielemechanismen wie Ranglisten Punkte Auszeichnungen und Fortschrittsanzeigen zur Beeinflussung der Fahrweise zunutze h ufig unterst tzt durch spielerische Darstellungen B lle Pflanzen etc vgl Abbildung 29 Je doch ist kein Gamification Konzept aus der Fahrzeugtechnik bekannt das die Fahrer mit konkreten situativen und herausfordernden Aufgaben konfrontiert Dabei zeigen nicht nur andere Bereiche der Gamifi
77. fektive Algorithmenent wicklung zu erm glichen werden die vom Virtuellen Fahrtrainer detektierbaren Fahrfehler zun chst klassifiziert Bau13 Die Klassifikation erm glicht zum einen Gruppen von Fahrfeh lern zu identifizieren die nicht gleichzeitig auftreten k nnen und zum anderen f r die ver schiedenen Gruppen einheitliche Algorithmen zu entwerfen Die Einteilung der Fahrfehler erfolgt anhand der Kategorien Bewegungszustand des Fahrzeugs Auswirkungen der Feh ler Ursache der Fehlerentstehung sowie Zeitliche Fehlerentstehung Abbildung 26 Da Fehler die einen Stillstand voraussetzen nie gleichzeitig mit Fehlern auftreten die w h rend der Fahrt entstehen erfolgt eine erste Kategorisierung anhand des Bewegungszu stands des Fahrzeugs Eine Unterteilung der Fahrfehler in der Dimension Auswirkung ist zweckm ig um zu entscheiden wie wichtig eine unmittelbare Ausgabe der zugeh rigen Lernwirksamkeit beschreibt in diesem Zusammenhang nicht die Einfachheit die Benutzung eines Systems zu erlernen sondern wie wirksam das System Wissen vermittelt und die Fertigkeiten des Nutzers erweitert 36 kad OD MASS IL Anweisung an den Fahrer ist Strategische Fehler sind dadurch gekennzeichnet dass ein konstante Fahrweise suboptimal umgesetzt wird z B zu hohe Reisegeschwindigkeit Die Fehler sind also auf eine unzureichende Strategie des Fahrers in der entsprechenden Situa tion zur ckzuf hren Dadurc
78. genug Zeit die Handlungsanweisungen des Systems zu lesen Ich habe bei allen Handlungsanweisungen sofort gewusst was von mir verlangt wird Es war mir stets ersichtlich dass ich durch Ausf hren der jeweiligen Handlungsanweisung Kraftstoff sparen kann Das System wird sich meiner Meinung nach durchsetzen k nnen Ich hatte den Eindruck dass das System meinen Fahrstil positiv beeinflusst Durch das System f hlte ich mich zu unn tig h ufigen Reaktionen veranlasst und fuhr dadurch unruhiger Die Nutzung des Systems hat mir Spa gemacht Der Einsatz des Systems w rde dazu f hren dass ich meine Liefertermine nicht einhalten kann 15 5 101 Realversuch Abbildung 54 Abschlie ende Beurteilung des Virtuellen Fahrtrainers durch die Versuchs teilnehmer des Fahrsimulator und Realversuchs 14 11 9 5 3 Diskussion der Ergebnisse zur Akzeptanzbefragung Auch wenn die Ergebnisse der explorativen und der Befragung nach VAN DER LAAN et al keine Aussagen ber die langfristige Akzeptanz erlauben sind die Resultate fur eine kurz bis mittelfristige Nutzungsbereitschaft zun chst positiv zu bewerten Die Akzeptanzbefragung nach VAN DER LAAN et al zeigt sowohl f r den Fahrsimulator als auch den Realversuch dass die Erwartungen an ein hypothetisches Verbrauchsassistenzsystem vom Virtuellen Fahrtrainer bertroffen wurden Zudem kann der Prototyp des ViFa hnlich gute Skalenwerte wie andere aus der Forschung bekannte Sy
79. h liegen diese Fehler h ufig ber einen l ngeren Zeitraum vor Aufgrund des langen Wirkens bergen sie zwar ein hohes Einsparpotential allerdings ist aus diesem Grund auch kein unmittelbares Abstellen des Fehlers erforderlich Eine zugeh rige Anweisung kann durch den Virtuellen Fahrtrainer also durchaus im Sekunden oder sogar Minutenbereich verz gert werden Fahrfehler Bewegungszustand Stillstand strategisch taktisch strategisch Unpassende Unpassende en Leistungs Energie 9 anforderung dissipation Zeitliche retrospektiv prospektiv retrospektiv prospektiv retrospektiv retrospektiv Fehlerentstehung Abbildung 26 Kategorisierung der Fahrfehler in Hinblick auf die Entwicklung eines Filte rungs und Priorisierungskonzeptes Bau13 Taktische Fehler beschreiben hingegen ein unpassendes Verhalten in zeitlich beschr nkten Situationen in denen der energetische Zustand des Fahrzeugs wechselt z B Ver nderung der kinetischen Energie aufgrund einer Ver nderung der zul ssigen H chstgeschwindigkeit oder Ver nderungen der potentiellen Energie aufgrund der Topografie Die Fehlerentste hung l sst sich daher weiter in unpassende Leistungsanforderungen z B Leistungsanforde rungen vor Gef llen und unpassende Energiedissipation z B Verz gern vor Steigungen unterteilen Da die Ausgabe taktischer Fehler nur sinnvoll ist wenn sie erfolgen kann bevor der energetische Zustandswechsel vollzogen wurde weisen diese Fehler eine h he
80. habens Daun Thomas de 6 Ver ffentlichungsdatum D rner Karlheinz Lienkamp Markus 7 Form der Publikation 8 Durchf hrende Institution en Name Adresse 9 Ber Nr Durchf hrende Institution MAN Truck amp Bus AG Abteilung ERE Dachauer Str 667 80995 M nchen 10 F rderkennzeichen 19 G 10013A 19 G 10013B 11 Seitenzahl Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik FTM 85 Technische Universit t M nchen Boltzmannstr 15 85748 Garching 12 F rdernde Institution Name Adresse 75 Bundesministerium f r Wirtschaft und Technologie BMWi 14 Tabellen Villemombler Str 76 6 neo 15 Abbildungen 59 16 Zus tzliche Angaben K A 17 Vorgelegt bei Titel Ort Datum TUV Rheinland Consulting GmbH PT MVt 51101 K ln 31 03 2014 18 Kurzfassung Ziel des vom Bundesministerium f r Wirtschaft und Technologie BMWi gef rderten Projekts war es ein Assistenzsystem den Virtuellen Fahrtrainer zu entwickeln das den Fahrer bei der Einhaltung einer kraftstoffeffizienten Fahrweise unterst tzt Mit einer systematischen Anforderungsanalyse wird zu Projektbeginn eine solide Basis f r die weiteren Arbeiten gelegt Darauf aufbauend wurden mit einer Fahranalyse tragf hige Konzepte zum sicheren Erkennen einer unwirtschaftlichen Fahrweise entwickelt Die daf r notwendige Sensorik wurde auf ihre Eignung untersucht Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf digitalem Kartenmaterial das es erm glicht die vo
81. haft sind in Abbildung 45 die Situationsh ufigkeit und Rolll ngen eines Fahrers bei vorausschauenden Fahrhinweisen aufgetragen Insgesamt wurden 19 vorausschauende Fahrhinweise ausgegeben was zu einer Rolll nge von 10 6 km f hrte Dabei hatten Ge schwindigkeitsbegrenzungen mit 6 6 km Rolll nge den gr ten Anteil 11 9 AP9 Erprobung in Fahrten mit Probanden Mit der abschlie enden Erprobung mit Probanden im Realverkehr wurde untersucht wie sich die Systemauslegung des Virtuellen Fahrtrainers unter realen Bedingungen auf den Kraft stoffverbrauch und die Akzeptanz auswirkt 11 9 1 Versuchsstrecke Da sich die Referenzstrecke der Funktionsvalidierung und optimierung bewahrt hat wurde diese weitestgehend fur den Realversuch Ubernommen Abbildung 46 Veranderungen ergaben sich in erster Linie aufgrund von logistischen Uberlegungen Um zwischen den Ver suchsfahrten Befragungen durchf hren zu k nnen wurde als Startpunkt der Versuchsstre cke das Industriegebiet Eching Ost ausgew hlt Da die Anfahrt zu diesem Startpunkt von der Technischen Universit t M nchen k rzer ist als vom MAN Werksgel nde in Karlsfeld wurde ein Parkplatz der TUM zum Ausgangs und Endpunkt der Versuche gemacht Die Fahrt vom Ausgangspunkt zum Startpunkt konnte somit als Eingew hnungsfahrt genutzt werden Die eigentliche Versuchstrecke hatte damit eine L nge von 66 km 62 7 mabs Situationshaufigkeit m Rolllange km 6 f 5 4 3 2
82. hneten Route be reitgestellt werden k nnen Stabilisierte Kreisel plattform Steuerger t 1 gt NAVTEQ Datenbasis Rekonstruktor Daten gem Steigungsdaten Referenz ADASISv2 p pee Protokoll et G DASE A Steuerger t 2 Fahrzeugschnittstelle TeleAtlas Datenbasis CAN Bus Abbildung 15 Vernetzung der Steuerger te im Versuchstr ger Die Datenbanken der Kar tenhersteller werden durch Softwareroutinen gem dem ADASISv2 Protokoll in den Steuerger ten codiert und mittels CAN Bus bertragen Der entwickelte Rekonstruktor interpretiert diese Daten und gibt sie in f r die Anwendung aufbereiteter Form an das Fahrzeug weiter Zur Referenzmessung werden derzeit typische Fernverkehrsstrecken mit dem Versuchstr ger abgefahren und mittels einer mit DGPS stabilisierten Kreiselplattform hochgenaue Refe renzdaten aufgenommen F r die berpr fung wurden Messfahrten ber eine Strecke von circa 4000 km durchgef hrt wobei f r ca 3000 km auswertbares Datenmaterial gewonnen werden konnte Abbildung 16 zeigt die prozentuale Aufteilung der gefahrenen Strecke untergliedert nach den einzelnen Kategorien Insbesondere der Autobahnanteil entspricht mit 80 ungef hr dem 23 MAN Einsatzprofil des nationalen Fernverkehrs laut Umfrage des Bundesverbandes f r G ter kraftverkehr Entsorgung und Logistik e V Stadt Sonstiges 2 2 Landstra e 4 Bundesstra e 12 Autob
83. hr gang ermittelt werden e Z giges und dosiertes Schlie en der Kupplung Wurde der richtige Anfahrgang gew hlt kann durch den richtigen Umgang mit der Kupplung der Verschlei reduziert werden Der Kupplungsverschlei ist dabei ma geblich davon abh ngig wie lange die Kupplungsscheiben mit einem Differenzmoment beaufschlagt werden Der Kupp lungsverschlei ist minimal wenn die Kupplung sehr schnell geschlossen wird Je doch treten dabei hohe Drehmomente auf die den Antriebsstrang belasten Daher muss ein Kompromiss zwischen Kupplungsverschlei und Antriebstrangbelastung gefunden werden Experimentell konnte hier ein Zeitschwellwert ermittelt werden der f r einen geringen Kupplungsverschlei nicht unterschritten werden sollte e Niedrige Motordrehzahl In der Literatur und Fahrerausbildung wird im Gegensatz zum Pkw empfohlen w hrend des Anfahrvorgangs das Fahrpedal nicht zu bet ti gen Dies erm glicht es der elektronischen Motorregelung eine niedrige Drehzahl einzuregeln ohne den Motor abzuw rgen Durch die geringere Differenzdrehzahl der Kupplungsscheiben wird der Verschlei reduziert Fahrversuche konnten zwar diesen Zusammenhang best tigen jedoch sind die Auswirkungen auf den Verschlei deut lich geringen als bei einem falsch gew hlten Anfahrgang oder bei zu langsamem Schlie en der Kupplung Wird bei den oben genannten Punkten ein Fahrfehler erkannt so wird er nach der obigen Aufzahlungsreihenfolge priorisiert u
84. ichend genaue Modell berechnet SuB13 Das Modell der L ngsdynamik wird mit der Software MATLAB Simulink erstellt Mat14 F r den Einsatz im Fahrsimulator muss das Modell angepasst werden Die wesentlichen nde rungen beziehen sich auf die ausgew hlten Fahrzeugparameter sowie die Integration der fahrsimulatorspezifischen Schaltsteuerung Im Anschluss an die Anpassungen wird das Si mulink Modell in C Code bersetzt und mithilfe einer Entwicklungsschnittstelle in die Si mulationssoftware SILAB integriert Aufgrund einer numerischen Inkompatibilit t bei der Integration des Modells in die Fahrsimu latorumgebung wird im L ngsdynamikmodell keine Schubabschaltung aktiviert Ein l sen des Fahrpedals f hrt daher zu einem freien Rollen Antriebsmoment gleich Null mit Kraft stoffverbrauch in H he des Leerlaufverbrauchs Die Inkompatibilit t wird w hrend der Ver suchsdurchf hrung entdeckt Um die Ergebnisse f r alle Teilnehmer vergleichbar zu halten wird das Modell jedoch nicht mehr ge ndert und dieser Modellzustand f r die Dauer der Ver suche beibehalten 11 5 5 Versuchsvorbereitung Damit die drei Versuchshypothesen Wirksamkeit von Appellen Wirksamkeit des Systems und Lerneffekt aufgrund der Systemnutzung mithilfe von vier Fahrten berpr ft werden k nnen vgl IIl 5 1 werden vier Strecken erstellt Die Mehrzahl der Anweisungen des Virtu ellen Fahrtrainers bezieht sich auf Szenarien die im Schwerpunk auf Lan
85. ie Meldungspr zision hinsichtlich wahrgenommener N tzlichkeit nicht Hypo these H2 wird hingegen H2 best tigt Durch eine pr zise Handlungsanweisung gelingt es den Fahrern einen niedrigeren situativen Verbrauch zu erzielen Insbesondere die Hand lungsanweisung dem Vorderfahrzeug in gr erem Abstand zu folgen kann von den Fahrern nicht vollst ndig im gew nschten Ma umgesetzt werden Erst durch die konkrete Ge schwindigkeitsvorgabe gelingt es den gew nschten kraftstoffsparenden Effekt zu erzielen F r die Systementwicklung leitet sich daraus ab dass die Meldungen einen m glichst hohen Pr zisionsgrad aufweisen m ssen und den Fahrer zu konkreten Bedienhandlungen auffor dern sollten Dies stellt jedoch auch erh hte Anforderungen an die Situations und Fahrfeh lererkennung die diese pr zisen Informationen in hoher Robustheit zur Verf gung stellen muss 11 4 3 Meldungsinhalte Aus systemergonomischer Sicht ist fur den Lernerfolg entscheidend die durchzufuhrende Handlung sowie die zugrundeliegende Begr ndung fur die Handlung zu bermitteln Moh13 S 105 In der automobilen Anwendung muss dar ber hinaus eine schnelle Erfassbarkeit der Informationen sichergestellt werden Man00 S 9 Deshalb wird eine gro fl chige Darstel lung der Informationen angestrebt Der Handlungshinweis und die dazugeh rige Begr ndung werden jeweils mit intuitiv erfassbaren Symbolen visualisiert F r die bereits im Projekt identifizierten relevant
86. ig sind Entsprechend gr er ist die Begeisterung wenn ein neuartiges Sys tem im Realverkehr getestet wird 2 Unterschiede in der Stichprobe bzgl der Einstellung zu Fahrerassistenzsystemen oder zu einer kraftstoffeffizienten Fahrweise 3 st rkere Versuchsleitereffekte im Realversuch da der Versuchsleiter pr senter war begleitend im Fahrzeug und die Teilnehmer zudem von einer weiteren Person dem Technikleiter beobachtet wurden Die These eines gr eren Begeisterungspotenzials im Realversuch erh lt vor allem Unter st tzung aus den Ergebnissen der Befragung nach VAN DER LAAN et al Abbildung 52 W h rend im Fahrsimulatorversuch die relative Verbesserung f r die Satisfying Scale st rker als f r die Usefulness Scale ausf llt Ach das System ist doch gar nicht so nervig verh lt es sich im Realversuch umgedreht Dort ist die Steigerung auf der Usefulness Scale umfangrei cher Aspekte der Wirksamkeit bzw N tzlichkeit haben hier also st rker bzw mehr beein druckt als Aspekte der Satisfying Scale Dies kann aber nicht erkl ren weshalb bereits die Bewertung des hypothetischen Systems im Realversuch besser ausfiel Neben Versuchsleitereffekten k nnten f r diesen Umstand Unterschiede in der Einstellung urs chlich sein 75 Yr AN had AS Wie h ufig achten Sie w hrend der Fahrt auf den Verbrauch Fahrsimulatorversuch Vergleichsgruppe Fahrsimulatorversuch Systemgruppe Realversuch Ab
87. iger Fahrweise bzw ausgepr gten Ge schwindigkeitsschwankungen Durch eine Reduktion der Geschwindigkeit soll der Abstand zum Vorderfahrzeug vergr ert werden und damit unn tige Beschleunigungs und Verz ge rungsvorg nge vermieden werden 55 11 6 2 Vorausschauendes Fahren Bisherige Untersuchungen lassen vermuten dass eine fr hzeitige Geschwindigkeitsanpas sung unter Ausnutzung von Rollphasen ein sehr hohes Potential zur Kraftstoffreduktion auf weist da hierbei unn tige Bremseingriffe vermieden werden k nnen Durch die hohe Fahr zeugmasse k nnen die Rollphasen jedoch au erordentlich lang ausfallen sodass oftmals auch versierte Fahrer nicht in der Lage sind geschwindigkeitsbegrenzende Elemente fruhzei tig zu erkennen Mittels Kartendaten ist es m glich den vorausliegenden Streckenabschnitt zu analysieren und dem Fahrer fr hzeitige Handlungshinweise zu geben Um den Ausrollzeitpunkt zu bestimmen wird auf ein von Huber Hub08 entwickeltes Verfah ren zur ckgegriffen Dabei wird der vor dem Fahrzeug liegende Streckenabschnitt simulativ mit einem physikalischen Modell eines im Schubbetrieb rollenden Fahrzeugs durchfahren Die daraus gewonnene Geschwindigkeitstrajektorie wird wie in Abbildung 38 exemplarisch dargestellt mit der Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit verglichen Sobald sich ein Schnitt punkt ergibt wird der Fahrer zum Ausrollen des Fahrzeugs aufgefordert wobei mit einem unteren Geschwindigkeitsschwellwert sicherges
88. ion des Verbrauchs kann nunmehr nicht eindeutig dem System zugeschrieben werden Um einen derartigen Lerneffekt auszugleichen wird ein gekreuztes und balanciertes Versuchsdesign ausgew hlt so dass sich zwei Versuchsgruppen mit Messwiederholung ergeben Abbildung 47 Grup pe 1 bef hrt die Versuchstrecke zun chst ohne Fahrhinweise des Virtuellen Fahrtrainers Erst auf der zweiten Fahrt wird der Fahrtrainer aktiviert Systemfahrt Gruppe 2 wird gleich auf der ersten Fahrt vom System assistiert w hrend der zweite Lauf als Vergleichsfahrt dient BETTEN Gruppe 1 Vergleichsfahrt systemfahrt Gruppe 2 Systemfahrt Vergleichsfahrt Abbildung 47 Aufteilung der Probanden in zwei Gruppen zum Ausgleich von Reihenfol geeffekte Gruppe 1 f hrt zun chst ohne System dann mit System Bei Gruppe 2 ist die Reihenfolge umgekehrt Zwar ist durch das gekreuzte und balancierte Versuchsdesign eine Kontrollierbarkeit des Lerneffektes m glich jedoch l sst dieser Versuchsplan einen weiteren Reihenfolgeeffekt f r die Gruppe 2 erwarten Es muss davon ausgegangen werden dass die zweite Fahrt von einer Konfrontation des Fahrers mit dem Virtuellen Fahrtrainer auf der ersten Fahrt beein flusst sein wird auch wenn die Teilnehmer vor der Fahrt 2 nicht explizit angewiesen werden effizient zu fahren Alleine aus der Konfrontation mit dem System ziehen die Teilnehmer den Schluss dass im Versuch das Verbrauchsverhalten untersucht wird und geben sich deshalb a
89. ionsvalidierung und Optimierung Fahrzeug Abbildung 43 Messaufbau Die Funktionen zur Fahrfehler und Situationserkennung wurden entwicklungsbegleitend durch Expertentests abgesichert Um die Funktions nderungen m glichst reproduzierbar testen zu k nnen wurde eine Referenzstrecke mit einer Streckenl nge von 95 km definiert 61 kad OD MASSE YL Abbildung 44 die sich aus einem topografisch anspruchsvollen UberlandstraBenanteil und einem Autobahnabschnitt zusammensetzt cnr r mm sch DOSER Se 7 Au Aresing Pfaffenbotrs Nandistadt Sitenkirchen Attenk rchen h m _ Gerolsbach Scheyem Wolfersdorf Schiltberg Kirchdorf 5 Haag olling Langenbe Jetzendorf Aller hausen 30 Petershausen ranzberg Erasinaf m Altom nster Markt Vierkirchen Indersdorf Schwaig Erdweg R hrmoos ite rding Neufahm coldach 12 KURSE Schwabhausen 3 i Eching Sulzemoos at i Moosinnin A B DZ ed ha Garching f Ismaning f Maisach zeiamoching Finsing K N 7 Hasenbergl O A Abbildung 44 berblick ber die Referenzstrecke Goo13 gt Mari Vor allem bei den vorausschauenden Fahrhinweisen ist eine akzeptanzangepasste Paramet rierung der Mindestgeschwindigkeit von gro er Bedeutung In umfangreichen Versuchen wurde die Referenzstrecke von verschiedenen Experten befahren und iterativ ein Kompro miss zwischen m glichst hoher Kraftstoffeinsparung und geringem Zeitverlust gefunden Beispiel
90. it den gleichen Items findet unmittelbar nach der Systemfahrt statt Sie sind gerade mit dem Fahrerassis tenzsystem Virtueller Fahrtrainer gefahren Wie beurteilen Sie dieses System Die Item Paare werden von den Versuchsteilnehmern auf einer f nfstufigen Skala bewertet F r die Auswertung werden eine negative Konnotation des jeweiligen Item Wortes mit 2 und eine positive mit 2 gewertet Wie in Abbildung 51 dargestellt werden anschlie en f nf der neun Item Paare per Mittelwertsbildung zur sog Usefulness Scale etwa Gebrauchstaug lichkeits Skala und die verbleibenden vier zur Satisfying Scale etwa Zufriedenheits Skala zusammengefasst Laa97 Die Ergebnisse der Befragung f r den Fahrsimulator und Realversuch sind in Tabelle 6 auf gef hrt In Abbildung 52 sind die Ergebnisse zudem im Vergleich mit anderen Systemen dargestellt die ebenfalls einer Akzeptanzuntersuchung nach VAN DER LAAN et al unterzogen wurden Im Rahmen des Realversuchs wird der Virtuelle Fahrtrainer wesentlich besser be wertet als in der Fahrsimulatoruntersuchung Dies trifft sowohl auf die Befragung vor als auch nach der Systemfahrt zu Au erdem konnte das System in beiden Versuchen die Er wartungshaltung der Teilnehmer bertreffen F r beide Skalen f llt die Beurteilung nach der Systemfahrt besser aus als vor dieser Fahrt 69 kad A MARNI TIL Tabelle 5 Varianten der Fragestellung f r die Befragung nach VAN DER LAAN vor der Systemfahrt Fahrsim
91. l f r Verbrennungskraftmaschinen RWTH Aachen University Institut f r Kraftfahrzeuge RWTH Aachen University Hrsg 20th Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology 2011 Aachen 2011 S 1453 1467 SAYER James R LEBLANC David J MEFFORD Mary Lynn DEVONSHIRE Joel Field Test Results of a Road Departure Crash Warning System Driver Acceptance Perceived Utility and Willingness to Purchase In Proceedings of the 4th International Driving Symposium on Human Factors in Driver Assess ment Training and Vehicle Design Driving assessment 2007 lowa City lo wa University of lowa Public Policy Center 2007 SPIEGEL ONLINE Effizienzerziehung f r Autofahrer Spielen und sparen URL http www spiegel de auto aktuell sprit sparen durch spiele fuer autofahrer a 842225 html Aktualisierungsdatum 2012 07 04 berpr fungsdatum 2014 03 29 STAUBACH Maria SCHEBITZ Norbert KREHLE Timo OELTZE Katharina KUCK Detlef User acceptance of an eco driving support system In Procee dings 9th ITS European Congress Dublin 2013 StVZO idF v 26 04 2012 57c 2 Ausr stung von Kraftfahrzeugen mit Ge schwindigkeitsbegrenzern und ihre Benutzung URL http www gesetze im internet de stvzo_2012 __57c html berpr fungsdatum 2014 03 22 StVO idF v 06 03 2013 3 5 1 Autobahnen und Kraftfahrstra en URL http www gesetze im internet de stvo_2013 __3 html berpr fungsdatum 2014 03 22 suedde
92. lagen gesichtet und Schulungsprogramme analysiert werden Dieses Erfahrungswissen wird mit dem aktuellen Stand der Forschung abgeglichen und Er Kenntnisse aus bereits durchgef hrten oder laufenden Forschungsprojekten werden ber ck sichtigt Diese Informationen flie en in einen fragmentarischen Situationskatalog ein der Experten innerhalb der MAN Truck amp Bus AG vorgelegt und mit deren Angaben erg nzt wird Daraus leitet sich ein umfassender Situationskatalog ab Aus den durch Literatur und Exper tenbefragung gewonnen Erkenntnissen wird f r jeden Fahrfehler das Einsparpotential ange geben das voraussichtlich durch den Einsatz eines Virtuellen Fahrtrainers erzielt werden kann Dabei wird ber cksichtigt dass sich das Einsparpotential aus der Fahrfehlerh ufigkeit der Umsetzungswahrscheinlichkeit der Fahrempfehlung des Virtuellen Fahrtrainers und der Kraftstoff oder Verschlei reduzierung zusammensetzt Da die genaue Bestimmung des Ein sparpotentials f r eine Vielzahl von Fahrfehlern oftmals nur mit einem unverh ltnism ig hohen Aufwand m glich ist wird auf Basis der vorhandenen Informationen eine Experten einsch tzung vorgenommen um Fahrfehler nach ihrem Einsparpotential zu priorisieren Dadurch gelingt es den Umfang von urspr nglich 150 Fahrsituationen auf ungef hr 30 rele vante Fahrsituationen zu reduzieren F r diese geringere Zahl relevanter Fahrsituationen werden Anforderungen an Funktionen beschrieben die die jeweilige
93. llte damit gew hrleistet sein Die explorative Befragung weist hinsichtlich der Vergleichbarkeit zwischen beiden Studien hingegen Einschr nkungen auf Aufgrund der unterschiedlichen Versuchspl ne und unein heitlichen Forschungsfragen ergeben sich teilweise unterschiedliche Abl ufe in der Durch f hrung Zudem wurden nach dem Fahrsimulator und vor dem Realversuch vereinzelt Be wertungskategorien der Skalen abge ndert Um ein vollst ndiges Bild zur Nutzerakzeptanz und Bewertung des Virtuellen Fahrtrainers durch die Teilnehmer abzugeben erscheint es trotzdem zweckm ig die Ergebnisse vergleichend gegen berzustellen 11 9 5 1 Bewertung der Akzeptanz nach VAN DER LAAN et al Um Akzeptanzuntersuchungen auf dem Gebiet der Fahrerassistenz und Fahrerinformati onssystem vergleichen zu k nnen schlagen VAN DER LAAN et al 1999 eine Standardmetho de vor Laa97 Diese sieht eine Befragung von neun Item Paaren auf einer f nfstufigen Ska la vor wobei die gleiche Befragung zweimal durchgef hrt wird Abbildung 51 Die erste Be fragung erfolgt bevor die Versuchsteilnehmer Erfahrungen mit dem System sammeln konn ten F r diese Befragung wird ihnen das System lediglich beschrieben Tabelle 5 Die An gaben der Teilnehmer stellen demnach die Einstellung gegen ber bzw die Erwartungshal tung an ein hypothetisches System dar F r den Realversuch wird die Systembeschreibung des Fahrsimulatorversuchs modifiziert Tabelle 5 Die zweite Befragung m
94. lysen zeigen dass der Anteil der Kraftstoffkosten im Jahr 2007 mehr als 25 der Gesamtkosten im Lkw Fernverkehr betrug dies mit steigender Tendenz Abbildung 1 Dies verdeutlicht die Relevanz dieses Kostenanteils f r Fuhrunternehmer Kraftstoff Adblue Schmierstoff Reparatur und Reifen Investition in den Lkw Anh nger Aufbau Personalkosten Fahrer Maut Steuer und Versicherung Verwaltung Risiko Abbildung 1 Kostenstruktur Fernverkehrs Lkw Wit11 Beim Fahrer muss ein Bewusstsein zur Senkung des Verbrauchs und des Verschlei es ge schaffen werden Dies wird derzeit abgedeckt durch Fahrerschulungen und Fahrweisenopti mierung durch geschulte Trainer die mit den Fahrern bei der Schulung mitfahren und dem Fahrer mitteilen wann er welche Eingriffe bei seinem Fahrzeug f r ein verbrauchs und ver schlei optimiertes Fahren vornehmen soll Die dabei durchgef hrten Messungen zeigen ein deutliches Einsparpotential auf Diese Erfolge sind allerdings h ufig nur von kurzer Dauer weil viele Fahrer nach den Schulungsma nahmen wieder sehr schnell in alte Gewohnheits muster zur ckfallen Das erlernte Wissen wurde noch nicht verinnerlicht oder Fahrsituationen werden falsch eingesch tzt Hinzu kommt dass bislang nur ein Bruchteil der Fahrer an ent sprechenden Fahrerschulungen teilnimmt kad A MANIL Um auch langfristige Effekte zu erzielen und den Aufwand f r individuelle Schulungsfahrten zu reduzieren erscheinen t
95. mithilfe der Versuchsdaten va lidiert werden soll Daher sollten die Probanden in gleicher Weise fahren wie sie dies auch im Alltag tun Einige Anweisungen des Virtuellen Fahrtrainers zielen auf die zweckm ige Bedienung der L ngsregelsysteme ab Je nach Szenario fordert der ViFa dazu auf ACC oder den Limiter zu aktivieren Es kann nicht angenommen werden dass alle Fahrer mit der Bedienung dieser Systeme vertraut sind Zum einen setzen ggf nicht alle Teilnehmer die Systeme im Alltag ein und zum anderen unterscheidet sich die Bedienung der Systeme abh ngig vom Fahrzeug hersteller Daher wird den Probanden in der Einweisungspr sentation die Funktionsweise der drei von MAN eingesetzten L ngsregelsysteme Tempomat ACC und Limiter erkl rt und die Bedienung in der Kabine des Fahrsimulators demonstriert Damit sich die Versuchsteilnehmer mit dem Fahrsimulator vertraut machen k nnen wird eine Eingew hnungsfahrt vor dem Start der Versuchsl ufe durchgef hrt Auf dieser etwa 5 50 kad A MAINT IL minutigen Autobahnfahrt werden die Probanden aufgefordert die drei Langsregelsysteme aufzurufen und mit spezifischen Geschwindigkeiten zu aktivieren Nach der Eingew hnungsfahrt absolvieren die Teilnehmer die vier Versuchsfahrten Jeder Proband durchf hrt alle vier Strecken wobei die Reihenfolge der Strecken permutiert wird Vor zwischen und nach den vier Versuchsl ufen werden Befragungen zu demographischen Daten der Erfahrung mit sowi
96. n einzelnen im Situationskatalog genannten fehlerhaften Verhaltensweisen des Fahrers werden jeweils Konzepte erstellt wie die Fahrweise mit Hilfe eines technischen Systems analysiert werden kann um dann ein solches Fahrfehlverhalten erkennen zu k nnen Wichtig dabei ist die Vermeidung fehlerhafter Analyseergebnisse damit der Fahrer bei korrektem Fahrerverhalten keine ungeeig neten Fahrempfehlungen aufgrund einer fehlerhaften Analyse erh lt AP3 Sensorik In diesem Arbeitspaket wird untersucht inwieweit die bisher im LKW verbaute Sensorik f r den Virtuellen Fahrtrainer geeignet ist Schwerpunktm ig wird die Eignung digitaler Karten bewertet da diese imstande sind den Horizont des Vir tuellen Fahrtrainers erheblich zu erweitern AP4 Mensch Maschine Schnittstelle Die Akzeptanz eines virtuellen Fahrtrainers h ngt ma geblich von der Auslegung der Mensch Maschine Schnittstelle ab Hier gilt es geeignete Kommunikationsm glichkeiten zu identifizieren und die Schnittstelle fahrerfreundlich zu gestalten Ziel dieses Arbeitspakets ist die Definition der Mensch Maschine Schnittstelle sowie einer Schulungsstrategie die eine dedizierte Filter und Priorisierungsstrategie enth lt AP5 Akzeptanzpr fung Einsparungen in Bezug auf Kraftstoffverbrauch und Ver minderung des Komponentenverschlei es lassen sich durch den Virtuellen Fahrtrai ner nur erzielen wenn das System vom Fahrer auch angenommen und angewendet wird Daher ist die Akzeptanz de
97. nal field studies Management science 2000 Volvo Trucks Region Central Europe GmbH 80 oder 90 km h das ist hier die Frage In Jeder Tropen z hlt Alles zum Thema Kraftstoffsparen Truck News Extra 08 2011 S 17 VooRT Mascha C cile van der Design and evaluation of a new fuel efficiency support tool Enschede Universiteit Twente Dissertation 2001 Wahlberg A Long term effects of training in economical driving Fuel con sumption accidents driver acceleration behavior and technical feedback In International journal of industrial ergonomics Vol 37 No 4 S 333 343 2007 Wittenbrink P Transportkostenmanagement im Stra eng terverkehr Wies baden Gabler 2011 WIVW W rzburger Institut f r Verkehrswissenschaften GmbH Fahrsimulati onssoftware SILAB URL _ http www wivw de ProdukteDienstleistungen SILAB index php de berpr fungsdatum 2014 03 06 ZUHLKE Detlef Nutzergerechte Entwicklung von Mensch Maschine Systemen Useware Engineering f r technische Systeme Berlin Heidelberg Springer Verlag Berlin Heidelberg 2012 VDI Buch 85 Berichtsblatt 1 ISBN oder ISSN 2 Berichtsart Schlussbericht oder Ver ffentlichung Schlussbericht 3 Titel Verbundprojekt ViFa Virtueller Fahrtrainer Entwicklung eines virtuellen Fahrtrainers zur Unterst tzung einer verbrauchs und verschlei optimierten Fahrweise Gemeinsamer Schlussbericht 4 Autor en Name n Vorname n 5 Abschlussdatum des Vor
98. nd nur der relevante Fahrfehler ausgegeben Gegen ber den verschlei armen Anfahrweisen kann es in speziellen F llen zu Ausnahmen kommen e Anfahren auf lockerem Untergrund Befindet sich das Fahrzeug auf lockerem Un tergrund kann es sinnvoll sein einen h heren Anfahrgang zu w hlen um den Kraft schluss zum Untergrund besser dosieren zu k nnen Die Situationserkennung wertet dazu die Eingriffe der Traktionshilfe und den Einsatz der Differentialsperre aus um diesen Ausnahmefall zu erkennen e Abw rgen des Motors Wurde der Motor im vorangegangenen Anfahrvorgang ab gew rgt so kann von einer schwierigen Anfahrsituation z B Offroadeinsatz ausge gangen werden und ein zus tzlicher Fahrhinweis w re in einer solchen Situation entweder fehlerhaft oder w rde die Ablenkung erh hen Demgegen ber ist jedoch eine Vielzahl an Sonderf llen denkbar in denen eine spezielle Anfahrprozedur angepasst ist Um Fehldetektionen zu vermeiden wird vor Ausgabe einer Fahrempfehlung stets gepr ft ob der Kupplungsverschlei w hrend des Anfahrvorgangs signifikant angestiegen ist Als Ma f r den Kupplungsverschlei wird dazu die Kupplungs arbeit herangezogen die integrativ ber die Differenzdrehzahl und dem Differenzmoment der Kupplungsscheiben ermittelt wird Nur wenn die Kupplungsenergie einen Schwellwert ber schreitet ist von einem verschlei erh henden Anfahrvorgang auszugehen Neben dem Anfahrvorgang ist bei Handschaltfahrzeugen das A
99. nden Zeitin tervallen zur Blockierung der Ausgabe Bau13 Da der Virtuelle Fahrtrainer ein System ist dass eine starke Interaktion zwischen System und Fahrer vorsieht kommt der Auslegung der Mensch Maschine Schnittstelle eine Schlus selrolle zu Am Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik ist im Berichtszeitraum zum einen ein neuarti ges Motivationskonzept erarbeitet wurden und zum anderen wurde mit den Arbeiten zur Entwicklung der Filter und Priorisierungsstrategie begonnen 11 4 6 Gamification Konzept zur Erh hung der Nutzungsmotivation Das Konzept des Virtuellen Fahrtrainers sieht ein Verbrauchsassistenzsystem vor das ei nem Fahrlehrer oder Instruktor gleich umgehend situativ Anweisungen an den Fahrer ber mittelt Diese Anweisungen erfolgen in Form einer konkreten Handlungsanweisung in Ver bindung mit einer Begr ndung Abschnitt IIl 4 3 Vor der Einfahrt in ein Gef lle kann diese z B lauten Bitte jetzt Fu vom Gas Handlungsanweisung Schwung ausnutzen Be gr ndung Die Wirksamkeit des Virtuellen Fahrtrainers h ngt entscheidend von der Bereit schaft des Fahrers ab diese Handlungsanweisungen zu akzeptieren um sie dann umzuset zen Dem Fahrer wird dabei vom System Verantwortung entzogen sodass ihm in ersterer Linie eine passive Rolle zukommt Er nimmt eine Anweisung entgegen und kann diese wenn er sie akzeptiert grunds tzlich unreflektiert umsetzen Dem Fahrer wird vom System wenig Handlungsspielraum gelassen s
100. ndet Dadurch lassen sich die statischen Elemente der Gesamtsitua tion systematisch beschreiben Eine hnliche Systematik zur Einteilung von Fahrsituationen ist in der Literatur nicht zu fin den und muss f r den Virtuellen Fahrtrainer entwickelt werden Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf eine modulare Aufteilung gelegt um Entwicklungen der Projektpartner naht los zusammenf hren zu k nnen Hierf r wird das Konzept der Situationsvariablen nach V BENDA Ben83 modifiziert Eine Situationsvariable stellt darin die kleinste unabh ngige Beschreibungseinheit einer Situation dar Die jeweiligen Situationen k nnen durch Kombina tion der Auspr gungen ihrer Situationsvariablen vollst ndig beschrieben werden Dies hat 14 kad A MASS YL den Vorteil dass die Auspragungen der Situationsvariablen nur einmalig in einem vorgela gerten Funktionsblock erkannt werden mussen Die nachgelagerte Situationserkennung muss dann die Situationsvariablen geeignet verkn pfen um die jeweilige Situation festzule gen 11 2 2 Durchf hrung der Fahranalyse RAUDSZUS Rau11 S 30 entwickelte im Rahmen des Projekts eine Methode die Fahranaly se systematisch durchzuf hren Abbildung 9 Situationskategorien Situationsvariablen Einteilung in Beschreibung durch Situationskategorien Situationsvariablen Gruppierung Bestimmung von Fahrstrategien Abbildung 9 Methodisches Vorgehen zur Fahrsituationseinteilung Rau11 S 31 Daf r
101. nehmer zu reagieren Zur Verbesserung des Fahrstils wird die Fahrweise des Fahrers analysiert Dabei wird beobachtet wie der Fah rer die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflusst z B Nutzung der Geschwindigkeitsre gelanlage Einhaltung einer maximalen Reisegeschwindigkeit wie der Motor betrieben wird z B Motor im Stillstand abstellen bei Handschaltfahrzeugen im verbrauchsg nstigen Dreh zahlbereich fahren und das Bremssystem und Kupplung verschlei g nstig bet tigt wird z B Einsatz des Retarders bei leichter Verz gerung verschlei armes Schlie en der Kupp lung Hip13 O a Vorausschau durch digitale Karte und Radarsensor a ee l e Pr zise und fr hzeitige Fahrerreaktion durch Zusatzinformationen Geschwindigkeits A eng Analyse der Fahrweise en Konkrete l EOE Motorbetrieb Verbesserungsvorschl ge Langfristiges Training rg Verschlei SS Bremse Kupplung L Abbildung 8 Einteilung der Fahrhinweise in vorausschauende Fahrhinweise und Hinweise zur Verbesserung des Fahrstils Hip13 1 2 AP2 Fahranalyse 11 2 1 Systematik der Situationseinteilung Nach FASTENMEIER Fas95 Fas07 wurde eine Unterteilung der Gesamtsituation in Ver kehrssituation und Fahrsituation vorgenommen wodurch eine Situationsklassifikation durch Analyse weniger komplexer Teilsituationen erm glicht wird Als Grundlage f r die Beschreibung der Verkehrssituation wird die Taxonomie nach FAS TENMEIER Fas95 verwe
102. ner Fahrroute Seitens der Kartenhersteller liegen H hendaten f r die prim ren Stra en Autobahnen Bundesstra en vor Diese werden beim Abfahren der Stre cken von den Kartenherstellern mit aufgenommen F r Stra en untergeordneter Kategorien z B Landstra en lagen zum Projektstart gr ten teils noch keine H henprofile in den digitalen Karten vor Tele Atlas TomTom verfolgt hier das Ziel die H henprofile solcher Stra en aus Community Inputs zu generieren ohne die Stra en gezielt abzufahren Das bedeutet dass TomTom Navigationger te die von Kunden verwendet werden Daten an TomTom senden und dass in diesen Daten neben der jeweili gen Fahrzeugposition und der Fahrgeschwindigkeit auch die jeweilige H he enthalten ist Werden die Stra en ausreichend oft von Kunden mit solchen TomTom Ger ten gefahren kann TomTom daraus ein H henprofil der Strecke generieren 10 kad A MASS IL lil Eingehende Darstellung erzielte Ergebnisse und Nut zen Das Projekt Virtueller Fahrtrainer gliedert sich in neun Arbeitspakete AP D r10 S 22ff AP1 Anforderungsanalyse Ziel dieses Arbeitspakets ist es zun chst eine umfas sende Liste mit m glichen Fahrsituationen zu erstellen in welchen die Fahrer un ko nomisch in Bezug auf Kraftstoffverbrauch und Verschlei fahren Des Weiteren wer den zu den jeweiligen Situationen eine optimale Fahrweise und eine Handlungsan weisung f r den Fahrer abgeleitet AP2 Fahranalyse Zu de
103. nflusses auf die Transport effizienz von Nutzfahrzeugen 5 Tagung Fahrerassistenz M nchen 2012 Heyes D Zimmermann A Daun T Lienkamp M Der Virtuelle Fahrtrainer ein pradiktives Verbrauchsassistenzsystem fur schwere Nutzfahrzeuge 6 Tagung Fahrerassistenz Munchen 2013 E Hipp K D rner M Seitz D Heyes Beanspruchungsadaptive Fahrerun terstutzung der Weg zum sicheren und effizienten Fahren 6 Darmstadter Kolloquium Darmstadt 2013 82 Hsu07 Hub08 Koc08 Kor12 Kru94 K s87 Laa97 Man08 Man10 Man00 Mat14 Moh09 Moh13 kad A MASS IL Hsu C L Lu H P Consumer behavior in online game communities A moti vational factor perspective Computers in Human Behavior 23 3 2007 M Huber Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs insbesondere eines Nutzfahrzeugs Steuerung oder Auswerteeinrichtung Fahrerassistenzsysg teme f r ein Nutzfahrzeuzg sowie Nutzfahrzeug Patent DE 10 2998 023 135 Ai 2008 KOCK P WELFERS H J PASSENBERG P GNATZIG S STURSBERG O ORDYS A Energieeinsparung beim Betrieb von Nutzfahrzeugen durch pradik tive Regelungsstrategien in der Langsdynamikregelung In Energieeinspa rung durch Elektronik im Fahrzeug Baden Baden Spezial 2008 3 VDI Tagung Baden Baden 15 und 16 Oktober 2008 Dusseldorf VDI Verlag 2008 VDI Berichte 2033 Kornberger T Entwicklung eines Motivationskonzeptes f
104. ngebracht wenn mehrere Meldungen gleichzeitig auftre ten k nnen und eine daraus resultierende berforderung des Nutzers wahrscheinlich ist Das MMS Konzept des Virtuellen Fahrtrainers sieht keine gleichzeitige Anzeige mehrerer Anweisungen vor Daher stellt das Filter und Priorisierungsmodul sicher dass die Ausgabe von nur einer Meldung erfolgt und diese Meldung unterbrechungsfrei hinreichend lange an gezeigt wird Nur so kann der Fahrer die Informationen verarbeiten ohne mental zu stark beansprucht zu werden Die Grundfunktionalitat deckt Meldungsaspekte der Quantit t H ufigkeit sowie der Anzeigedauer ab Fehlerspeicherung Wenn auf dem Anzeigeger t aktiv eine Anweisung vorliegt und der Fahrer aufgrund seiner Fahrweise weitere positive Fahrfehlerdetektionen erzeugt werden diese Fehlerdetektionen gespeichert Gerade f r retrospektive taktische Fehler erscheint eine verspatete Ausgabe innerhalb zeitlicher Grenzen sinnvoll auch wenn der Fehler zum Zeitpunkt der versp teten Ausgabe nicht mehr aktiv ist Die Funktion der Fehlerspeicherung erf llt Anforderungen der Quantit t H ufigkeit des Zeitpunktes der Meldungsausgabe und der Anzeigedauer Priorisierung der Ausgabe von gleichzeitig vorliegenden Fehlern Werden zwei Fahrfehler gleichzeitig ausgel st wird der h her priorisierte Fehler zuerst aus gegeben Die Priorisierung erfolgt anhand einer statischen und einer dynamischen Kompo nente Die statische K
105. ommen N tzlichkeit werden durch die Teilnehmer der Fo kusgruppe w hrend der Diskussion bewertet Dabei l sst sich feststellen dass den sozialen Faktoren wie subjektive Norm Freiwilligkeit oder Image nur eine kleine Rolle beigemessen wird Insbesondere der Aspekt der Freiwilligkeit wird nicht hinterfragt sondern eine Nutzung 30 kaad A MASSE IL i des Systems als Pflichtaufgabe angesehen Wesentlich sind dagegen die instrumentellen Faktoren Job Relevanz Den Fahrern ist bewusst dass sie durch ihre Fahrweise Einfluss auf die Kosten ihres Arbeitgebers nehmen Jedoch wird dies nur dann f r sie job relevant wenn der Arbeitgeber auf eine wirtschaftliche Fahrweise Wert legt und dies auch berpr ft und gegebenenfalls sanktioniert Output Qualit t Die Qualit t der Systemmeldung ist zentral und wird verstanden als Pr zisionsgrad der Meldung Einfachheit der Bedienung Einfache und unkomplizierte Umsetzung wird voraus gesetzt Ergebnissichtbarkeit Die Auswertung des Fahrverhaltens interessiert nur sekun dar Aus den Ergebnissen der Fokusgruppe lassen sich fur die Auslegung des Virtuellen Fahr trainers folgende Anforderungen ableiten t 2 3 4 Eine korrekte Umsetzung der Fahrhinweise muss einen signifikanten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben und dem Fahrer die Sicherheit geben eine gute Bewertung bei seinem Arbeitgeber zu erzielen Die Fahrhinweise m ssen zeitgerecht zur richtigen Situation ausg
106. omponente der Priorisierung orientiert sich an der Fehlerrelevanz die in der Expertenbefragung ermittelt wurde Ill 1 Zudem wird ein Faktor verwendet der die Zeitkritikalit t ber cksichtigt So ist die Anzeige strategischer Fehler als weniger kritisch ein zustufen als die der retrospektiven taktischen Fehler Am kritischsten hinsichtlich einer zeit nahen Ausgabe sind prospektive taktische Fehler die entsprechend mit dem h chsten Fak tor belegt sind W hrend die statische Komponente konstant bleibt ndert sich die dynami sche Komponente der Priorisierung in Abh ngigkeit davon ob der Fehler aktiv ist oder nicht aktiv im Fehlerspeicher vorliegt Da nicht mehr aktive gespeicherte Fehler schnellstm glich ausgegeben werden sollen erhalten diese eine hohe dynamische Relevanz Somit wird si chergestellt dass diese vom Virtuellen Fahrtrainer trotzdem zeitnah adressiert werden Die beschriebene Funktion adressiert sowohl die Ausgabepriorisierung als auch indirekt die Quantit t H ufigkeit sowie des Zeitpunktes der Meldungsausgabe Zeitliche Dauer der visuellen Anzeige von Fehlern Grunds tzlich werden Anweisungen zu Fahrfehlern zehn Sekunden auf dem Display des Virtuellen Fahrtrainers angezeigt Um dem Fahrer bei prospektiven und strategischen Feh lern eine Form des Zielfeedbacks zu erm glichen vgl Abschnitt 11 4 3 wird bei diesen eine andere Art der Darstellung gew hlt Bei prospektiven Fehlern ist eine Speicherung
107. r nur moderat Last angefordert werden Wenn der Motor seine Betriebstemperatur er reicht hat ist wiederum kr ftiges Beschleunigen zu bevorzugen Korrekte Bedienung w hrend Bremsvorg ngen Die Gesetzgebung schreibt f r al le Lastkraftwagen mit einem zul ssigen Gesamtgewicht von mehr als neun Tonnen eine Dauerbremsanlage vor Eingesetzt werden sowohl Motorbremseinrichtungen als 3 Konzepte f r eine pr diktive L ngsf hrung finden sich u a in Hel07 Koc08 Ter10 und Rot11 o kad A MANI IL i auch hydrodynamische und elektromagnetische Retarder Br 13 S 279 ff Im Ge gensatz zur Radbremse arbeiten die Dauerbremsen praktisch verschlei frei Aus die sem Grund detektiert eine Algorithmus die Bedienung des Bremspedals F hrt der Fahrer eine l ngere Bremsung mittels Bremspedal aus weist der Virtuelle Fahrtrainer im Anschluss an die Verz gerung darauf hin nach M glichkeit die Dauerbremsein richtung zu verwenden e Korrekte Betriebsweise im Stillstand Eigene Messungen zeigen dass der Ver brennungsmotor eines schweren Lastkraftwagens im Leerlauf etwa 2 Liter Kraftstoff verbraucht Befindet sich das Fahrzeug l ngere Zeit im Stillstand weist der Virtuelle Fahrtrainer den Fahrzeugf hrer darauf hin den Motor abzustellen n min oo 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1800 18 1600 16 1400 14 1200 12 bar 1000 Nm 800 600 400 MR 200 80 1000 1200 1400 1600 1800 2000 n min Abbildung 40
108. r Erkenntnis dass die Ausf hrung der Handlungsanweisungen Kraftstoffersparnis se zur Folge haben wurde zuvor der f nften Aussage das System k nne zur Kraftstoffein sparung beitragen weniger stark zugestimmt Insgesamt 34 Fahrer 81 sind der Ansicht dass ein langfristiger Einsatz des Systems zu einer nderung der Fahrweise f hren w rde Die Nutzung des Systems hat der Mehrheit der Probanden zumindest teilweise Spa ge macht hat 35 bzw 81 Auch hier viel die Zustimmung im Realversuch st rker aus Drei Teilnehmern der Fahrsimulatoruntersuchung hat die Nutzung es Virtuellen Fahrtrainers kei nen Spa gemacht 73 E trifft nicht zu E trifft eher nicht zu m weder noch trifft eher zu trifft zu Rel H ufigkeit der Nennungen je Versuch 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 E Fahrsimulator Ich halte das System f r sinnvoll MMA 25 7 7 8 0 5 17 Realversuch Ich halte Handlungsanweisungen wahrend der al Fahrt fur sinnvoll E Das System ist meiner Meinung nach ohne Einarbeitung f r jeden sofort verst ndlich Das System wirkt auf mich wie ein Oberlehrer Ich denke das System kann mir helfen Kraftstoff zu sparen Das System eignet sich besser als ein Fahrertraining den Kraftstoffverbrauch zu senken Ich werde langfristig versuchen alle Handlungsanweisungen des Systems umzusetzen Durch den langfristigen Einsatz des Systems wird sich meine Fahrweise ndern Ich hatte immer
109. r ein digitales Fah rerassistenzsystem zum kraftstoffeffizienten Fahren Diplomarbeit Ludwigs Maximilians Universit t M nchen 2012 Krueger R A Focus Groups A Practical Guide for Applied Research 2 Auf lage Thousand Oaks SAGE Publications Inc 1994 KUSTER Ursula REITER Karl Technikwissen und Fahrverhalten junger Fah rer Eine empirische Studie Lfd Nr 160 In Bundesanstalt f r Strassenwe sen Bereich Unfallforschung Hrsg Forschungsberichte der Bundesanstalt f r Strassenwesen Bereich Unfallforschung Bergisch Gladbach 1987 S 1 133 LAAN Jinke D var der HEINO Adriaan WAARD Dick de A simple procedure for the assessment of acceptance of advanced transport telematics In Trans portation Research Part C Emerging Technologies 5 1997 Nr 1 S 1 10 MAN Nutzfahrzeuge Gruppe Grundlagen der Nutzfahrzeugtechnik M nchen 2008 MAN Nutzfahrzeuge AG MAN Support TeleMatics Benutzerhandbuch Tele Matics M nchen MAN Nutzfahrzeuge AG 2010 Manser M Rakauskas M Graving J Jenness J Fuel Economy Driver Interfaces Develop Interface Recommendations Report on Task 3 National Highway Traffic Safety Administration DOT HS 811 319 Minneapolis 2010 MathWorks Simulink Simulation und Model Based Design MathWorks Deutschland URL http www mathworks de products simulink berpr fungsdatum 2014 03 07 MOHRA Holger Kraftstoffeinsparung im Nutzfahrzeug Entwicklung eines Onboa
110. r verlassen wird Solche Informationen sind mit heutiger Onboard Sensorik nicht erfassbar F r die Aufgabenstellung wird davon ausgegangen dass das Fahrzeug hinsichtlich der Umgebungserfassung ber eine Sensorik zur Erfassung des Ab stands des vorausfahrenden Fahrzeugs verf gt da diese ab 2013 wegen des dann vorge schriebenen Notbremssystems f r neue LKW Typen obligatorisch sein wird Ferner wird da von ausgegangen dass im Fahrzeug das H henprofil der vorausliegenden Fahrstrecke in ausreichender Genauigkeit verf gbar ist Da die Kenntnis des vorausliegenden H henprofils jedoch zu einer verbrauchsoptimierten Fahrweise beitragen kann werden einem solchen 5 kad A MAINT IL System gro e Marktchancen einger umt Wie vorausliegende Hohenprofile in ausreichender Genauigkeit bereitgestellt werden war zum Start des Projekts noch unklar und wurde daher in diesem Projekt n her betrachtet Aufbauend auf fahrzeuginterner Sensorik sowie vorge nannten Umgebungsdaten soll untersucht werden welches Fehlerverhalten des Fahrers hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs erkennbar ist Dar ber hinaus wird betrachtet welche optimierungsbed rftigen Verhaltensweisen des Fahrers zus tzliche Umgebungssensorik ben tigen um erkannt werden zu k nnen Neben der verbrauchsoptimierten Fahrweise ist auch eine verschlei mindernde Fahrweise von Bedeutung Hierzu gilt es die Fahrweise eines Fahrers hinsichtlich des Komponenten verschlei es z B Motor K
111. rausliegenden Streckeninformationen w hrend der Fahrt zu bereitzustellen Die f r die Interaktion mit dem Fahrer notwendige Mensch Maschine Schnittstelle wurde in einem mehrstufigen Entwicklungsprozess abgeleitet Grundlegende Fragestellungen der Motivation wurden in einer Fokusgruppe gekl rt und die konkreten Anforderungen in einem Probandenversuch ermittelt Bei der Akzeptanz berpr fung in einer Fahrsimulatorstudie best tigten die Probanden die motivierende Wirkung des Virtuellen Fahrtrainers und konnten den Kraftstoffverbrauch signifikant senken In Vorbereitung eines Realversuches wurde ein Demonstrator aufgebaut der die Funktion des Virtuellen Fahrtrainers im realen Stra enverkehr erlebbar macht In einem abschlie enden Realversuch bewies der Virtuelle Fahrtrainer seine Alltagstauglichkeit im realen Stra enverkehr Auch hier stie das Fahrerassistenzsystem auf sehr positive Resonanz bei den Probanden die damit den Kraftstoffverbrauch deutlich senken konnten 19 Schlagw rter Virtueller Fahrtrainer Fahrerassistenzsystem Kraftstoffeffizienz BMWi Vordr 3831 03 07_2 Document Control Sheet 1 ISBN or ISSN 2 type of document e g report publication Final report 3 title Verbundprojekt ViFa Virtueller Fahrtrainer Entwicklung eines virtuellen Fahrtrainers zur Unterst tzung einer verbrauchs und verschlei optimierten Fahrweise Gemeinsamer Schlussbericht 4 author s family name first name s 5 end of projec
112. rd Verbrauchsassistenten In 7 Automobiltechnisches Kolloquium Assistenzsysteme Antriebsaggregate Antriebsstrang D sseldorf VDI Verlag 2009 VDI Wissensforum MOHRA Holger Roland Fahrerassistenzsystem zur Unterst tzung einer ener gieeffizienten Fahrweise M nchen Dr Hut 2013 Fahrzeugtechnik 83 Moo01 Neg07 Raut 1 Rhe10 Rot11 Say07 SPI12 Sta13 StV12 StV13 Sue07 kad A MASSE IL i Moon J W Kim Y G Extending the TAM for a World Wide Web context Information amp management 38 4 2001 NEGELE Hans J rgen Anwendungsgerechte Konzipierung von Fahrsimulato ren f r die Fahrzeugentwicklung Technische Universit t M nchen Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik Dissertation 2007 URL http mediatum ub tum de id 620855 Raudszus D Situationsanalyse und Potentialabsch tzung zur Kraftstoff und Verschlei reduktion durch vorausschauendes Fahrerverhalten Diplomarbeit 2011 RHEINBERG F Intrinsische Motivation und Flow Erleben In HECKHAUSEN Jutta HECKHAUSEN Heinz Hrsg Motivation und Handeln 4 berarbeitete und erw Aufl Berlin Heidelberg Springer Verlag Berlin Heidelberg 2010 Springer Lehrbuch S 365 387 ROTH Martin RADKE Tobias LEDERER Matthias GAUTERIN Frank FREY Michael STEINBRECHER Christian SCHR TER Jens GOSLAR Markus Por sche InnoDrive An Innovative Approach for the Future of Driving In Lehr stuh
113. re Zeit kritikalit t auf als strategische Fehler Schlie lich lassen sich die Fehler nach der zeitlichen Fehlerentstehung in den Auspr gun gen prospektiv und retrospektiv klassifizieren Dieses Unterscheidungskriterium ist in ers ter Linie den M glichkeiten zur pr diktiven Fehlererkennung zuzuschreiben F r prospektive Fehler kann der Algorithmus den idealen Handlungszeitpunkt bereits bestimmen bevor die ser erreicht wird Liegt zum idealen Handlungszeitpunkt keine korrekte Fahrweise vor z B vor einem Gef lle weiterhin Leistungsanforderung kann die Anweisung direkt ausgegeben werden Bitte jetzt Fu vom Gas Derartige Algorithmen zur prospektiven Bestimmung der idealen Fahrweise k nnen prinzipiell auch f r eine automatisierte L ngsf hrung verwendet werden Anders verh lt es sich mit den Algorithmen die retrospektiv die Fehlerentstehung erkennen Retrospektive Fehler k nnen durch die Fehlererkennung erst im Nachhinein erkannt werden Dies liegt daran dass solche Fehler im Zusammenhang mit dem Fahrerwunsch hinsichtlich der L ngsdynamik stehen Entweder spiegelt der Fahrerwunsch direkt eine suboptimale Fahrweise wieder Dies ist der Fall bei strategischen Fehlern etwa dem Wunsch des Fahrers nach einer unn tig hohen Reisegeschwindigkeit Oder aber der energetische Zustand wird 37 7 kad A MASSE IL aufgrund einer Ver nderung des Fahrerwunsches suboptimal angepasst z B wenn der Fahrer die Geschwin
114. rritationen Da sich diese pr diktiven Anweisungen in der Versuchsstrecke teilweise auf weit vorausliegende StraBenmerkmale beziehen z B Kurve Tempolimit ist f r einen Fahrer ohne entsprechendes Feedback nicht ersichtlich auf welches Merkmal sich die Anweisung bezieht Die n chste Kurve Die bern chste Kurve Oder eine ganz andere Kurve Daher wird in das Anzeigekonzept ein Statusfeedback in Form einer Entfernungs angabe aufgenommen Abbildung 24 Dadurch soll gew hrleistet werden dass der Fahrer genau nachvollziehen kann wie lange er die Handlungsanweisung umsetzen sollte W hrend des Fahrsimulatorversuchs ist dieses Statusfeedback r umlich dem Piktogramm der Aktion zugeordnet Abbildung 23 Die Auswertung der Befragungen zum Versuch f hren zu der Erkenntnis dass eine Zuordnung zum Grund verst ndlicher ist Daher wird im finalen MMS Design f r vorausschauende Fahrhinweise die die Entfernungsangabe unter dem Grund dargestellt Abbildung 23 34 IMAN Abbildung 24 Visuelle Anweisung des Virtuellen Fahrtrainers mit Statusfeedback w hrend des Fahrsimulatoversuchs 11 4 4 Integration ins Fahrzeug F r die Darstellung der Fahrhinweise wird ein Terti rdisplay verwendet das auch f r andere Anwendungen als Zusatzoption f r die Kunden der MAN Truck amp Bus AG erh ltlich ist Das Anzeigeelement ist im Sichtbereich des Fahrers positioniert und kann durch das Touchdis play einfach bedient werden Abbildung 25
115. s Virtuellen Fahrtrainers beim Nutzer also dem Fah rer von enormer Bedeutung und Optimierungsm glichkeiten zur Sicherstellung der Nutzerakzeptanz m ssen fr hzeitig bestimmt werden AP6 Realisierung Prototyp Zielsetzung des Arbeitspakets ist die Realisierung und Evaluierung des Konzepts f r Fehler und Situationserkennung AP7 Aufbau Demonstrator Ziel dieses Arbeitspakets ist der Aufbau eines Demonst rators zur Untersuchung und Demonstration der entwickelten Funktionen Dies um fasst die Integration von Steuerger ten und deren Anbindung an die Fahrzeugstruk tur die Anpassung und den Einbau von Sensorik sowie die Umsetzung und die Ein bindung der Mensch Maschine Schnittstelle AP3 Funktionsvalidierung Der Schwerpunkt der Arbeiten in diesem Arbeitspaket liegt in der Funktionsvalidierung und der Optimierung des realisierten Systemkon zepts Die Erprobung erfolgt in realen Verkehrssituationen Zun chst werden Erpro bungsfahrten von den Entwicklern durchgef hrt die dann nach erster Validierung des 11 kad A MASSE IL Systems von erfahrenen Fahrtrainern begleitet werden Nicht zufriedenstellende Sys temreaktionen werden im Rahmen von Versuchsfahrten identifiziert bei Bedarf in der Offline HIL Simulation nachgestellt und die Ursachen der unzul nglichen Systemre aktion untersucht Hierbei sollen Funktionsm ngel erkannt und die Funktionalit t op timiert oder notfalls eingeschr nkt werden bevor in einem nachfolgenden Proban
116. satz und Systemerfahrung gem Regressionsana lyse mittels LMM eigene Darstellung Daten entnommen aus Dau13 II 6 AP6 Realisierung Prototyp Um die in der der Anforderungs und Fahranalyse ermittelten Konzepte zur Situations und Fahrfehlererkennung zu implementieren wird ein vertikaler Entwicklungsansatz nach Abbil dung 37 angewandt Bei diesem Ansatz wird der Entwicklungsprozess f r jeden einzelnen Fahrfehler komplett durchlaufen Dadurch wird sichergestellt dass die Ergebnisse der ein zelnen Schritte in kurzen Iterationen in die Entwicklung einflie en Die ermittelten Fahrfehler und die daraus resultierenden Anweisungen des Virtuellen Fahr trainers lassen sich grunds tzlich in die zwei Kategorien Fahrweise und Fahrzeugbedie nung unterteilen Fahrweise bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Wahl und Aus f hrung von Fahrman vern z B Wahl der Geschwindigkeit Einleitung einer Verz gerung w hrend die Fahrzeugbedienung die Art der Umsetzung der Fahrweise beschreibt Die Fahrweise beantwortet die Frage Was macht der Fahrer und die Fahrzeugbedienung die Frage Wie macht das der Fahrer Hat der Fahrer z B eine Geschwindigkeit gew hlt die er konstant halten m chte Fahrweise so kann er die Geschwindigkeit entweder per Fahr pedal oder per L ngsdynamikregelsystem einregeln Fahrzeugbedienung 92 kad A MANIL i Fahrfehler 1 Fahrfehler 2 Fahrfehler n Fahranalyse Anfor
117. sleitereffekte soziale Erw nschtheit und konformes Antwortverhalten die unterschiedlichen Ergebnisse erkl ren l sst sich lediglich vermuten Es ist jedoch anzuneh men dass die Gegenwart von zwei beobachtenden Personen auf engem Raum das Ant wortverhalten der Teilnehmer im Realversuch st rker beeinflusst hat als im Fahrsimulator versuch m sehr selten m selten gelegentlich h ufig sehr h ufig mnie selten ab und zu h ufig immer Rel H ufigkeit der Nennungen je Versuch 0 20 40 60 80 100 EEE l l Fahrsimulator Wie h ufig w rden Sie den Virtuellen A 9 3 Fahrtrainer verwenden i z Wie h ufig w rden Ihrer Meinung nach ihre Realversuch Kollegen den Virtuellen Fahrtrainer 7 verwenden 6 2 Abbildung 58 Einsch tzung der Nutzungsh ufigkeit des Virtuellen Fahrtrainers In welchen Situationen w rden Sie den ViFa ausschalten Rel H ufigkeit der Nennungen je Versuch in 0 5 10 15 20 25 30 35 40 BEZ Fahrten unter Zeitdruck e u Bei sehr h ufig gefahrenen Strecken Bei komplizierter Routenf hrung z B unbekannte Stadt im Ausland Bei Stress Fahrten mit Beifahrer Sonstiges Immer In der Stadt Fahrsimulatorvers Realversuch Abbildung 59 Situationen in denen die Teilnehmer den Virtuellen Fahrtrainer ausschalten w rden Zusammenfassend kann angenommen werden dass nicht einer sondern alle drei zuvor genannten Effekte einen Teil der Varianz der Befragungsergebnisse erkl
118. stellt Auch wenn diese sich fast beliebig anpassen lassen w re eine exakte Kopie von einer real existierenden 47 kad A MASSE IL Fahrstrecke im Fahrsimulator nur mit gro em Aufwand darstellbar Aus diesem Grund wurde f r den Fahrsimulatorversuch ein gesondertes Vorausschaumodul entwickelt und implemen tiert Um dieses Modul mit Daten versorgen zu k nnen muss eine neu erstellte Strecke zu n chst abgefahren werden Dabei wird sowohl das H henprofil aufgezeichnet als auch ein Datenfeld erzeugt dass ber Infrastrukturmerkmale verf gt Das auf diese Weise implemen tierte Vorausschaumodul gew hrleistet dass der Virtuelle Fahrtrainer im Fahrsimulator An weisungen zur vorausschauenden Fahrweise ausgeben kann z B Jetzt bitte Fu vom Gas Rollen vor Kurve Somit konnte der Prototyp des Virtuellen Fahrtrainers mit seinem gesamten Funktionsumfang im Fahrsimulator in Betrieb genommen werden 11 5 4 Integration des L ngsdynamikmodells in die Simulationssoftware W hrend der Projektlaufzeit ist am Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik ein L ngsdynamik Modell f r Lastkraftwagen entwickelt worden Damit die im Fahrsimulatorversuch erzielten Ergeb nisse m glichst Aussagekr ftig hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs sind wird dieses L ngsdynamikmodell in die Simulationsumgebung eingebunden Im Versuch wird sowohl die L ngsdynamik Beschleunigungen und Verz gerungen als auch der Kraftstoffverbrauch durch dieses validierte und hinre
119. steme erzielen Relativierend sei an dieser Stelle erw hnt dass eine Vergleichbarkeit mit den Ergebnissen von SAYER et al nur bedingt m glich ist Diese Systeme wurden von den Teilnehmern nicht nur kurzfristig in einem Experiment sondern vielmehr ber mehrere Wochen im Alltag getes tet Say07 Die Studie von STAUBACH et al wurde hingegen ebenfalls mithilfe eines dynami schen Fahrsimulators durchgef hrt Sta13 Die Ergebnisse sind daher trotz methodischer Abweichungen aufgrund der Art der Studie Vergleichbar mit denen der im Rahmen des Pro jektes Virtueller Fahrtrainer durchgef hrten Fahrsimulatoruntersuchung Die Gegen berstellung der Befragungsergebnisse zeigt auch dass die subjektive Bewertung des Virtuellen Fahrtrainers durch die Teilnehmer im Realversuch tendenzielle besser ausf llt Dies gilt sowohl f r die Befragung nach VAN DER LAAN et al Abbildung 52 als auch f r die explorative Abschlussbefragung Abbildung 54 Neben den bereits erw hnten Abweichung in der Methodik der explorativen Befragung erscheinen f r diese Unterschiede folgende Er klarungsansatze plausible 1 Das Begeisterungspotential des Virtuellen Fahrtrainers ist im Realverkehr gr er als in der virtuellen gespielten Welt des Fahrsimulators Es muss davon ausgegan gen werden dass den Probanden bewusst ist dass im Fahrsimulator Assistenzsys teme dargestellt werden k nnen die in der Realit t in dieser Form noch nicht funkti onsfah
120. t Daun Thomas J 6 publication date D rner Karlheinz Final report 8 performing organization s name address 9 originator s report no MAN Truck amp Bus AG Abteilung ERE Dachauer Str 667 80995 Munchen 10 reference no 19 G 10013A 19 G 10013B Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik FTM nono Technische Universit t M nchen 85 Boltzmannstr 15 85748 Garching 12 sponsoring agency name address 13 no of references Bund inisterium f gt unaesmiInisterium tur Wirtschaft und Technologie BMWi 53107 Bonn 15 no of figures 16 supplementary notes 17 presented at title place date TUV Rheinland Consulting GmbH PT MVt 51101 K ln 31 03 2014 18 abstract The goal of the project supported by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy BMWi was to develop an assistance system the Virtual Driving Trainer which assists the driver in achieving a fuel efficient driving style A solid foundation for future work was created at the start of the project by a systematic requirements analysis Based on this workable concepts were developed for reliable recognition of an uneconomical driving style The sensors required for this were tested for their suitability A particular focus of attention was on digital map material that allows the information on the route ahead to be made available while driving The man machine interface needed for interaction with the driver was crea
121. t auf wie stark die Achtsamkeit der Systemgruppe des Fahrsimulatover suchs hinsichtlich des Verbrauches von den beiden anderen Gruppen abweicht 55 der Teilnehmer der Systemgruppe geben an selten oder nie auf den Verbrauch zu achten In den anderen beiden Gruppen macht die Nennung selten lediglich 14 bzw 20 aus Be merkenswert ist diese Diskrepanz vor allem weil sie sich nur f r den Faktor Verbrauch in diesem Ausma zeigt Exemplarisch f r die f nf verbleibenden Faktoren sind die Ergebnisse des Faktors Verschlei in Abbildung 56 und die der Sicherheit in Abbildung 57 dargestellt Weitere Tendenzen die auf unterschiedliche Einstellungen deuten k nnten zeigen sich in den Ergebnissen zur Einsch tzung der Nutzung Abbildung 58 und den Situationen in de nen eine Nutzung unerw nscht ist Abbildung 59 Die Teilnehmer des Realversuches sch t zen sowohl f r sich selbst als auch f r ihre Kollegen die Nutzungsh ufigkeit h her ein Gro e Unterschiede zeigen sich f r die Szenarien in denen die Teilnehmer den ViFa ausschalten w rden Im Fahrsimulatorversuch erh lt die Situation Fahrten unter Zeitdruck mit fast 25 die meisten Nennungen Im Realversuch findet sich diese Situation hingegen an vierter Stel le mit lediglich 7 der Nennungen Die Teilnehmer des Realversuches sch tzen die Situati on bei sehr h ufig gefahrenen Strecken mit fast 40 am relevantesten ein LH Inwieweit Versuch
122. t aufgrund eines Tempolimits oder dem Bestreben des Fahrers die Geschwindigkeit u eren Einfl ssen zum Trotz konstant zu halten z B Geschwindigkeit konstant halten trotz Gef lle Die Tr gheit sorgt daf r dass sich erst ver z gert zeigt ob zuvor zu viel Antriebsenergie abgerufen wurde n mlich dann wenn der Fahrer zum Erreichen Tempolimit bzw zum Einhalten Gef llefahrt seines Geschwindig keitswunsches die Bremse bet tigen muss Energetisch optimal ist also eine Fahrweise bei der immer nur gerade so viel Antriebsener gie eingesetzt wird dass auf den Einsatz der Bremse verzichtet werden kann Vor dem Er reichen eines Tempolimits oder eines Gef lles wird idealerweise genau dann der Eintrag der Antriebsenergie unterbrochen wenn durch einen Rollvorgang die Zielgeschwindigkeit er reicht werden kann ohne die Bremse einzusetzen Da die Unterbrechung des Energieein trags und damit der Start der Rollohase immer vor dem Zeitpunkt eingeleitet werden muss an dem die Zielgeschwindigkeit erreicht werden soll wird eine derartige Fahrweise nachfol gend mit dem Adjektiv pr diktiv beschrieben Eine pr diktive topografieangepasste Fahrweise zeichnet sich durch eine optimale Ausnut zung der kinetischen und potentiellen Energie des Fahrzeugs aus Die Hinweise des Virtuel len Fahrtrainers zielen dabei darauf ab fr hzeitig Rollvorg nge einzuleiten Dadurch kann die unn tige Anforderung von Antriebsleistung reduziert bzw im I
123. talt f r Stra enwesen Bergisch Gladbach 1983 BENMIMOUN Mohamed PUTZ Andreas ZLOCKI Adrian ECKSTEIN Lutz Wir kungsanalyse von Abstandsregelung und Abstandswarnung In SIEBENPFEIF FER Wolfgang Hrsg Vernetztes Automobil Wiesbaden Springer Fach medien Wiesbaden 2014 S 27 36 BMW AG BMW EfficientDynamics Schaltpunktanzeige Online in Internet http www bmw com com de insights technology efficient_dynamics phase_2 technologies gearshift_change_indicator html Stand 2009 01 07 BOSCH SENSORTEC Data sheet BMP 180 Digital pressure sensor 05 04 2013 BRAUN Daniel G Streckenplanung eines Simulatorfahrversuchs mit anschlie Bender Effizienzanalyse eines Verbrauchsassistenzsystems Garching Tech nische Universit t M nchen Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik Semesterarbeit unver ffentlicht 15 03 2013 BR HLER Hermann RHEIN Bernd 4 Lastkraftwagen und Anh ngerfahrge stell In HOEPKE Erich BREUER Stefan Hrsg Nutzfahrzeugtechnik Grund lagen Systeme Komponenten 7 Aufl Wiesbaden Vieweg Teubner Verlag 2013 ATZ MTZ Fachbuch 80 kad A MASSE IL i Bre11 BUNO9 Dai07 Dau12a Dau12b Dau13 Dav86 Dav89 D r10 Dos06 Dur11 Esc13 Jus12 BREUER Markus Was ist Gamification In intelligent gamification URL http intelligent gamification de 201 1 05 1 1 was ist gamification berpr fungsdatum 2014 03 20 Bundesverband
124. ted in a multi stage development process Basic questions on motivation were clarified in a focus group and the specific requirements then determined in a trial with test persons In the acceptance validation conducted in a driving simulator study the test persons confirmed the motivating effect of the Virtual Driving Trainer and were able to significantly reduce fuel consumption In preparation for a test under real conditions a demonstrator was set up to make it possible to experience the functionality of the Virtual Driving Trainer under real traffic conditions In a final real life test the Virtual Driving Trainer proved its everyday suitability under real driving conditions Here too the driver assistance system was very well received by the test persons who were also able to significantly reduce fuel consumption as a result 19 keywords Virtual Driving Trainer driver assistance system fuel efficiency BMWi Vordr 3832 03 07_2
125. tellt wird dass w hrend des Rollvorgangs das Fahrzeug nicht zu langsam wird und dadurch nachfolgende Verkehrsteilnehmer behin dert Pr dizierte Maximalgeschwindigkeit oberer Geschwindigkeitsschwellenwert Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit unterer Geschwindigkeitsschwellenwert Rollpr diktion Distanz vor dem Verkehrssituation i Fahrzeug Aktuelle i Fahrzeugposition Verkehrssituation und Schnittpunkt der Pradiktionen Abbildung 38 Bestimmung des Ausrollzeitounkts durch Vergleich der Rollpradiktion mit der infrastrukturbedingten Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit Das Ergebnis dieser Berechnung wird an die Fahrerschnittstelle weitergegeben und wie in Abbildung 39 dargestellt an den Fahrer ubermittelt 56 Bitte jetzt Fu vom Geschwindigkeitsbegrenzung Gas Abbildung 39 Vorausschauender Fahrhinweis vor einer verdeckt liegenden Ortseinfahrt 11 6 3 Fahrzeugbedienung Im Unterschied zu den Systemanweisungen zur Fahrweise und zum vorrausschauenden Fahren beziehen sich die Anweisungen zur Fahrzeugbedienung nicht direkt auf die Man verebene sondern vielmehr darauf wie bzw in welcher Art die Man ver umgesetzt werden Zwei Anweisungen beziehen auf die Bedienung der L ngsregelsysteme w hrend Fahrten mit konstanter Geschwindigkeit drei auf die Art der Beschleunigung eine auf Bremsvorg nge und eine weitere den Fahrzeugbetrieb im Stillstand Tabelle 3 Bedienung der L ngsregelsysteme w hrend Fahrten mit konstanter
126. tspre chen 0 1 unterschiedlichen absoluten Werten der Steigungsabweichung in Grad Bei einer tats chlichen Steigung von 0 entsprechen 0 1 Abweichung ca 0 057 wohingegen bei einer tats chlichen Steigung von 20 eine Abweichung von 0 1 ca 0 055 ent spricht Da Steigungen von mehr als 20 extrem selten sind stellen 0 055 eine zweck m ige Vorgabe der Genauigkeitsanforderungen an den durchschnittlichen Steigungsfehler dar 1 3 1 2 Abdeckung Die in dem Kartenmaterial zur Verf gung stehenden Steigungsdaten werden einer Offline Analyse unterzogen Ziel der Untersuchung ist es die Genauigkeit und die Abdeckung von Steigungsdaten zu beurteilen Hierzu werden Referenzdaten mit einer hochgenauen Kreisel plattform aufgenommen und mit den Steigungsdaten einzelner digitaler Karten verglichen Abbildung 14 zeigt die Ergebnisse dieser Offline Analyse Obwohl zum Zeitpunkt der Erhe bung Quartal 4 2010 Teile des Streckennetzes noch nicht abgedeckt sind wird davon aus gegangen dass die Kartenanbieter diese L cken mittelfristig schlie en werden 21 Flensburg o Kiel 0 Neum ns sy Rostock F Lube X a Schwerin Bremerhaven Han urg Neubrandenburg Groningen Aneburg leno 4 amp Bremen Szczecin Oldenburg Gorz Famen Oldenburg l Wielkog Brandenburg Berlin N an der Havel Almelo Ymere oO WE Potsdam jerland Ziela gt t Des Cottbus Nijmegen Re
127. tteneinsatz unge eignet Werden derartige Gyroskopfunktionen jedoch mit sogenannten Mikroelektromechani schen Systemen MEMS abgebildet so sind diese aus mehreren Gr nden aussichtsreich Sie sind genau kosteng nstig und sehr klein Dies erkl rt die bereits gro e Marktdurchdrin gung von MEMS in der Konsumerelektronik Die indirekte Ermittlung von Stra enneigungen mittels barometrischer H henmessung ist ein interessanter Ansatz jedoch muss dazu die Genauigkeit noch weiter erh ht werden Eine Genauigkeit von 1 m f hrt zu einem Stei gungsfehler von 1 bei einem Messpunktabstand von 100 m Wird der Messpunktabstand verringert erh ht sich der Steigungsfehler sogar z B 2 bei 50 m Wird der Messpunkt abstand vergr ert so ist fraglich ob eine ausreichende Aufl sung im Steigungsprofil erzielt werden kann Auch wenn der nichtlineare Zustandssch tzer sehr st rungsanf llig ist z B hinsichtlich n derung des Windes Stra enbeschaffenheit Niederschlag Fahrzeugmasse und bisher noch nicht die Genauigkeitsanforderungen erf llt nutzt er ausschlie lich bereits im Fahrzeug ver baute Sensoren Diese Sensoren und Methoden der Fahrzeugmodellierung k nnen daher herangezogen werden um die Messungen anderer Sensorkonzepte zu plausibilisieren hn liche Vorteile bietet ebenfalls die Neigungsermittlung mittels GPS Als alleiniges Konzept zur Neigungsmessung ist die GPS basierte Positionsbestimmung bei der aktuellen Genauigkeit als
128. tur angekoppelt ADASISv2 ist eine Spezifikation eines Protokolls um den vorausliegenden Stra enverlauf insbesondere die Fahrbahnsteigung mittels definierter Attribute zu charakte risieren F r die Bereitstellung der Steigungsdaten f r die Funktionen des Virtuellen Fahrtrai ners wurde ein ADASISv2 Rekonstruktor entwickelt der das Protokoll interpretiert und es f r weitere Berechnungen zug nglich macht F r die Bewertung der Steigungsdaten wurden die funktionalen Anforderungen an die Stei gungsdaten in Expertengespr chen definiert und die Auswertung wird dahingehend abge stimmt Demnach muss ermittelt werden auf welchem Streckennetz die Steigungsdaten be reitgestellt werden k nnen und ob vor allem die im Fernverkehr befahrenen Strecken abge deckt sind Diese Information dient der Absch tzung des Wirkpotentials der vorausschauen den Fahrzeugfunktionen und damit auch der Argumentation gegen ber dem Kunden 22 kad A MANIL i Die auf den Strecken vorhandenen Steigungsdaten m ssen in einer f r die Fahrzeugfunktio nen ausreichenden Genauigkeit vorliegen Dabei ist nicht nur die Abweichung der Stei gungsdaten bez glich einer Referenz von Bedeutung sondern es ist ebenso wichtig dass die Position von topografischen Elementen wie Kuppen und Senken richtig zugeordnet wird Im Hinblick auf zeitkritische Anwendungen gilt es ferner zu untersuchen wie schnell Stei gungsdaten nach dem Verlassen der von den Steuerger ten vorausberec
129. u einem Lerneffekt f hrt soll die ber pr fung der Versuchshypothese 3 zeigen Dazu wird auf der vierten Fahrt das System wie der deaktiviert Das aus den Hypothesen abgeleitete Versuchsdesign orientiert sich am Design von VAN DER VOORT V0001 S 98 100 Der Versuchsplan ist in Abbildung 31 dargestellt Die Versuchs teilnehmer werden auf zwei Gruppen verteilt Die Systemgruppe und die Vergleichsgruppe W hrend die Systemgruppe alle drei Treatments erf hrt Appell Systemeinsatz und Syste merfahrung wird die Vergleichsgruppe lediglich mit dem Appell konfrontiert Die Ver gleichsgruppe wird eingef hrt um Zeit und Reihenfolgeeffekte auf den Fahrten 2 bis 4 identi fizieren zu k nnen Auf eine echte Kontrollgruppe ohne jegliches Treatment wird zuguns ten der Test konomie verzichtet Sal A A S A E gruppe Vergleichs Abbildung 31 Versuchsplan mit zwei Gruppen vier Fahrten und den Treatments der un abhangigen Variablen kein Treatment A Appell S Systemeinsatz E Systemerfahrung modifiziert bernommen aus Dau13 11 5 2 Ausstattung und Versuchseinrichtung Der Versuch wird am dynamischen Lkw Simulator des Lehrstuhls f r Fahrzeugtechnik durchgef hrt FTM14 Neg07 Abbildung 32 zeigt den Simulator mit Bewegungssystem Fahrerkabine und Sichtsystem Als Simulationssoftware wird SILAB 3 0 verwendet WIV14 45 Abbildung 32 Dynamischer Lkw Simulator des Lehrstuhls f r Fahrzeugte
130. uationen l sst sich ein weiterer Teil mittels statischen Kartenmaterials nicht erkennen Dies betrifft insbesondere ampelgeregelte Kreuzungen die nur dann sicher als geschwindigkeitsbeein flussend erkannt werden k nnen wenn ein Abbiegevorgang abzusehen ist 27 Auftretensh ufigkeit nach Situationskategorien nicht relevant E nicht erkennbar E erkennbar el O pa Q eb 4 00 Gm 0 lt VN c co Fe co Sen lt Abbildung 18 Verteilung der aufgetretenen Situationskategorien infrastrukturbedingter Geschwindigkeitsbegrenzungen und ihre Einteilung in Situationen die keine zus tzliche Geschwindigkeitseinschr nkung darstellen grau nicht mit der zeitigem statischem Kartenmaterial erkennbar sind blau oder die mit den Attributen des statischen Kartenmaterials eine Pr diktion der H chstge schwindigkeit zulassen gr n Ebenso lassen dynamisch genutzte Infrastrukturelemente wie Bushaltestellen Fu g nger ampeln und Fu g nger berwege keine Pr diktion der H chstgeschwindigkeit zu Denkbar ist dass zuk nftig Fahrspurverengungen in statischen Karten abgelegt werden Jedoch sind sie in den derzeit kommerziell erh ltlichen Daten nicht enthalten F r die verbleibenden Situationen stellt das statische Kartenmaterial Attribute bereit die es erlauben eine Fahrzeugmaximalgeschwindigkeit zu pr dizieren e Ortsschild Geschwindigkeitsbegrenzung Ortsschilder und unter der gen
131. uellen Fahrtrainers in die Simulationsarchitektur EEE NEIN gaidiorakienkuinelnalnima Mes E Mens ersuanengauenedt 46 11 5 4 Integration des Langsdynamikmodells in die Simulationssoftware 48 1 5 5 Versuchsvorbereitung cccccccseccsscccsseccececeuceceeeceueeceuseseeessuseseeseeeessueeseeessaeens 48 MSE WESC MS OUCH HO NN cress dace E R 50 HNN 5 7 ErQe DniSSe ccccccccsscccscecseeecseeceucecsuceceeceuseceeseueecsueeseeessuseseeeeseeessuesseeeseneess 51 EG APG Realisierung Prototyp anne cceseaavecssveseecasncavecsseoasecssuaavecsseoanecusuaavedssveancdes 52 IIl 6 1 Fahrweise ccc ceeeeceeceeseesensensecseeeseeseeseeseusesseeseseeseesensecseaseseetseeetonsensenseeens 54 Ill 6 2 Vorausschauendes Fahren wees eee EEE EINER NEN NINE WENN E T 56 11 6 3 Fahrzeugbedin ng mern arena nennen erteilten 57 1 6 4 Handschaltempfehlungen 00220022400200002nn nenn nenne nenn nenn nenne nenn nnnenennn 58 11 7 AP7 Aufbau Demonstrator us4 0000n0000nnnnen ann nn nun en nnnn nn nun en nnnnnnnnnennannnn une 60 11 3 AP8 Funktionsvalidierung und Optimierung uu 2u00 2002au0nan0nnanunnnnnnanunnnnn 61 11 9 AP9 Erprobung in Fahrten mit Probanden urs4 0000 00nn0n nn nn nn nn nn nenn nenn 62 Nel Versuchsstrecke einen nenne ten nee nenne engere 62 M92 MR SUICTIS OSS OU ensure ee nee 64 1 9 3 Versuchsdurchf hrung ccccccccsececeeeeeeeeeeee
132. uf der Fahrt 2 besonders M he sog Demand Characterisics Diesem Reihenfolgeeffekt wird versucht mit einer experimentellen T uschung zu begegnen Zu diesem Zweck werden die Probanden bereits w hrend der Einweisung dar ber unterrich tet dass im Versuch zwei Fahrten absolviert werden die allerdings keinen inhaltlichen Zu sammenhang haben Vor der Vergleichsfahrt beider Gruppen wird dann eine Befragung durchgef hrt die sich mit dem Wertigkeitsempfinden von Lenkrad und Armaturenkompone ten befasst Optik und Haptik Zudem werden auf der Vergleichsfahrt Fragen zur Fahrzeug akustik gestellt Diese T uschung soll dazu beitragen den Effekt der Demand Characteris tics zu reduzieren 65 1 9 3 Versuchsdurchf hrung Die Probandengruppe setzt sich aus 22 Berufskraftfahrern zwischen 31 und 58 Jahren Zu sammen x 45 Es nahm eine weibliche Probandin teil Fur den Versuch wurden nur er fahrene Lkw Fahrer ausgew hlt Die durchschnittliche j hrliche Fahrleistung der Teilnehmer betr gt 41 150 km Im Mittel wiesen die Fahrer aus insgesamt 645 700 km mit dem Last Kraftwagen zur ckgelegt zu haben F r die Betreuung der Versuche werden immer zwei Personen eingesetzt Ein Versuchsleiter und ein Versuchstechniker Der Versuchsleiter ist f r die Betreuung des Probanden zust n dig Er f hrt die Befragungen und beantwortet R ckfragen Der Versuchstechniker bedient die Messsysteme protokolliert Vorkommnisse und assistiert den Versuchsleit
133. ufgrund eines negativen Steigungswiderstands Ein negativer Steigungswiderstand ent spricht einer positiven Hangabtriebskraft Ist die Hangabtriebskraft gleich oder gr er der Summe aus Luft Roll und Beschleunigungswiderstand kann das Fahrzeug seine Ge schwindigkeit halten oder gar vergr ern ohne dass ein Antrieb durch den Motor notwendig ist Dieser Fahrzustand eines negativen Gesamtfahrwiderstands tritt im Unterschied zum ersten Fahrzustand ausschlie lich bei einem ausreichend starken Gef lle auf unter Annah me von vernachl ssigbaren Windeinfl ssen Ob ein Gef lle ausreichend stark f r den Zu stand des negativen Gesamtfahrwiderstands und damit f r ein unverz gertes freies Rollen ist h ngt von einer Vielzahl von Gr en ab die ihrerseits die Fahrwiderst nde beschreiben Wichtige Gr en sind die aktuelle Geschwindigkeit der Luftwiderstandsbeiwert und die Stirnfl che die Fahrzeugma e sowie der Rollwiderstandsbeiwert Bei einem typischen voll beladenen Lkw cwA 5 m2 m 40 000 kg fR 0 007 ist bei einer Geschwindigkeit von 85 km h ein Gef lle von mindestens 1 1 erforderlich damit das Fahrzeug unverz gert frei rollen kann Bei einer pr diktiven topografieangepassten Fahrweise ist nun erforderlich die berg nge zwischen diesen Fahrzust nden energetisch optimal zu gestalten Dazu empfiehlt es sich vor dem bergang vom Zustand positiver zum Zustand negativer Gesamtfahrwiderst nde also vor der Einfahrt in ein
134. ulatorversuch Realversuch Stellen Sie sich vor in Ihren LKW wird ein neues Fahrerassistenzsystem eingebaut dass Ihnen dabei helfen kann kraftstoffsparender zu fahren Das Sys effizienter zu fahren Das System zeigt tem gibt Ihnen dazu in bestimmten Situatio Ihnen dazu in bestimmten Situationen An nen Anweisungen weisungen auf einem Display und gibt diese per Sprachausgabe aus Diese Anweisun gen beinhalten Vorschl ge wie Sie Ihre Fahrweise anpassen sollten Geben Sie bitte an was Sie von einem solchen System halten w rden U Antworten werden zur Usefulness Scale zusammengefasst S Antworten werden zur Satisfying Scale zusammengefasst U Wirksam O O O O O Nutzlos S Angenehm O O O O O Unangenehm U Schlecht O O O O O Gut S Unaufdringlich O O O O O Nervig U Hilfreich O O O O ber ssig S rgerlich O O O O O Erfreulich U Unterst tzend O O O O O Wertlos S Unerw nscht O O O O O Erw nscht U _ O O O O O Einschl fernd Abbildung 51 Akzeptanzbefragung nach VAN DER LAAN et al mit neun Item Paaren und deren Zugehorigkeit zur Usefulness und Satisfying Scale eigene Darstel lung nach Laa97 Tabelle 6 Ergebnisse der Akzeptanzbefragung nach VAN DER LAAN et al Vor Systemfahrt Nach Systemfahrt Satisfying Scale Usefulness Scale Satisfying Scale Usefulness Scale Fahrsimulator 0 11 0 68 0 49 0 94 Realversuch 0 75 1 02 0 89 1 22 70 AD 2 1 5 1 0 5 0 0 5 1 1 5
135. upplung Getriebe Bremsen zu analysieren und negative Ein fl sse des Fahrerverhaltens auf den Komponentenverschlei zu identifizieren Auch hierbei ist zu ber cksichtigen dass die Fahrzeugf hrung nicht isoliert betrachtet werden kann son dern stark von den Umgebungsbedingungen mitbestimmt wird Il Stand der Technik Die folgenden Abschnitte geben den Stand der Technik zu Beginn des Projekts wieder und sind im Wesentlichen dem unver ffentlichten F rderantrag D r10 S 11ff des Projekts Vir tueller Fahrtrainer entnommen 1 1 Fahrerschulungen Zur Verbesserung des Fahrstils werden von allen Herstellern spezielle Trainingskurse ange boten Dabei fahren die Teilnehmer in Begleitung erfahrener Fahrtrainer bestimmte Strecken ab Der Trainer beobachtet das Fahrerverhalten und gibt dem Fahrer Hinweise zu ver brauchs und verschlei optimierter Fahrweise Diese Trainings dauern meist wenige Tage und f hren zu deutlichen Verbrauchsreduzierungen Diese sind jedoch nicht nachhaltig d h das Gelernte wird noch eine gewisse Zeit angewendet und im Laufe der Zeit dann immer weniger Gei08 Wah07 Neben diesem Problem bedeutet die Fahrerschulung f r den Un ternehmer auch einen Ausfall des Fahrers w hrend der Schulungszeit und es fallen Schu lungskosten an Nicht zuletzt aus diesen Gr nden nimmt nur ein Bruchteil der LKW Fahrer an solchen Schulungen teil 1 2 Derzeitige technische L sungen Heutige Fahrzeuge haben zwar bereits diverse
136. upr gen So folgt auf der ersten Strecke nach der Autobahnabfahrt ein Kreisverkehr w hrend auf einer anderen Strecke der Anschluss zum n chsten Hauptmodul ber eine T Kreuzung realisiert ist Auch auf den bergangsmodulen sind Szenarien vorgesehen die eine Meldung des Vir tuellen Fahrtrainers bei suboptimaler Fahrweise nach sich ziehen Diese Ubergangsmodule werden bei der Auswertung nicht ber cksichtigt In Abbildung 34 wird exemplarisch anhand des Hauptmoduls Landstra e 1 veranschau licht wie in den Modulen eine suboptimale Fahrweise provoziert wird Nachdem der Ver suchsteilnehmer in das Modul einf hrt begibt er sich zun chst in eine Steigung an die sich unmittelbar ein Gef lle anschlie t Idealerweise nutzt der Fahrer vor dem Gef lle die vor handene kinetische Energie und l sst sein Fahrzeug in das Gef lle rollen In Abh ngigkeit von der Strecke n hert er sich anschlie end einem anderen Verkehrsteilnehmer der auf grund eines Abbiegeman vers verz gert Diese Verz gerung sollte vom Fahrer fr hzeitig antizipiert werden Das Szenario Auflaufen auf ein Vorderfahrzeug wird alternativ im Hauptmodul Ende umgesetzt Bevor das Modul Landstra e 1 verlassen wird fahren die Versuchsteilnehmer ber eine weitere Kuppe 49 un Vorderfahrzeug aufStrecke Lund 3 80 ae verz gert nachca 2700 m und biegt nach 3000 m rechts ab nune Ausleg never hase Ses ent 70 60 E x p 50 v x
137. usetzen Aus der daraus resultierenden tiefen funktiona len Integration ergeben sich folgende Vorteile e Die Versuchsteilnehmer werden mit dem tats chlichen und nicht mit einem hypotheti schen Entwicklungsstand des ViFa konfrontiert Alle Erkenntnisse ber St rken und Schw chen des Systems beziehen sich also ebenfalls auf den vorliegenden Entwick lungstand Notwendige nderungen k nnen effektiv identifiziert werden 46 kad A MANIL i e Durch die Integration des Virtuellen Fahrtrainers in die Architektur des Fahrsimulators entsteht eine Hardware in the Loop Umgebung HIL Umgebung Da am Fahrsimula tor zudem spezifische Szenarien realit tsnah nachgebildet werden k nnen ist eine effiziente berpr fung der Systemfunktionen Diesen Vorteilen steht der erh hte Aufwand bei der Integration gegen ber Es muss sicher gestellt werden dass alle Signale im Fahrsimulator vorhanden sind die f r die Funktion des Systems unerl sslich sind Die Logik des Virtuellen Fahrtrainers ist auf einer Rapid Control Prototyping Plattform RCP Plattform umgesetzt Auf dieser Plattform laufen sowohl die Algorithmen der Situations als auch die der Fahrfehlererkennung Die Algorithmen ben tigen zur Interpretation der Situation und der Fahrweise Daten von zwei unabh ngigen Funktionseinheiten Dem Fahrzeugbus und einem Vorausschaumodul ber den Fahrzeugbus kann auf eine Vielzahl von Fahrzeug und Sensordaten zur ckgegriffen werden die den Seri
138. usnutzen des optimalen Drehzahlbereichs f r eine kraftstoffeffiziente Fahrweise notwendig Je nach Betriebspunkt 59 BR kad A stellt der Motor die Leistung mit unterschiedlichem Wirkungsgrad zur Verf gung Nach Abbil dung 40 ist dabei im Allgemeinen der Verbrennungsprozess bei hohen Drehmomenten aber niedrigen Drehzahlen optimal Ein niedriger Drehzahlbereich kann jedoch nur bei quasi station ren Bedingungen gefordert werden Bei Topografieanderungen kann es gegebenenfalls sinnvoll sein fr hzeitig einen niedrigeren Gang zu w hlen um Leistungsreserven vorzuhalten oder in Gef lle die Wirkung der verschlei freien Bremsen zu unterst tzen Daher wird zun chst ermittelt ob das Fahrzeug mit einer ann herungsweisen konstanten Geschwindigkeit bewegt wird und sich die Leistungsanforderung in einem moderaten Be reich befindet W hrend solcher Konstantfahrphasen wird die aktuelle Motorleistung bestimmt und f r alle realisierbaren Gangstufen die sich einstellenden Motordrehzahlen und Drehmomente be rechnet Mittels eines vereinfachten Motorkennfelds wird f r jede Gangstufe der spezifische Kraftstoffverbrauch ermittelt Weicht der minimale spezifische Kraftstoffverbrauch signifikant vom Kraftstoffverbrauch im aktuellen Gang ab wird der verbrauchsg nstigere Gang empfoh len 11 7 AP7 Aufbau Demonstrator Der Aufbau des Demonstrators wurde abgeschlossen In dem zur Verf gung stehenden Ver suchstr ger Abbildung 41 wurden die
139. utsche de GmbH Oko Pedal von Nissan Gru vom Gaspedal 04 08 2008 Online in Internet http www sueddeutsche de automobil 923 304895 text Stand 2009 01 07 84 S 13 Swe88 Tel10 Ter10 Ven96 Ven00 Vol1 1 Voo01 Wah07 Witt 1 IWIV14 Z h12 kad OD MASSE IL SUBMANN Alexander SCHABERT Alexander LIENKAMP Markus Analyse von kundenspezifischen Verbrauchseinsparpotentialen durch Aerodynamik Roll widerstands und Leichtbauma nahmen In 12 Internationale Fachtagung Nutzfahrzeuge 2013 Truck Bus Van Trailer D sseldorf VDI Verlag 2013 VDI Berichte 2186 S 113 126 SWELLER John Cognitive Load During Problem Solving Effects on Learning In Cognitive Science 12 1988 Nr 2 S 257 285 Tele Atlas Advanced Driving Attributes Map support for driving safety and efficiency Herstellerinformation 2010 TERWEN Stephan Vorausschauende L ngsregelung schwerer Lastkraftwa gen Karlsruhe Karlsruher Institut f r Technologie Institut f r Regelungs und Steuerungssysteme IRS Dissertation 2010 URL http digbib ubka uni karlsruhe de volltexte 1000015696 berpr fungsdatum 2014 03 23 VENKATESH Viswanath DAVIS Fred D A Model of the Antecedents of Per ceived Ease of Use Develooment and Test In Decision Sciences 27 1996 Nr 3 S 451 481 Venkatesh V Davis F D A theoretical extension of the technology ac ceptance model Four longitudi
140. werden zun chst aus der Literatur bekannte Situationseinteilungen analysiert und Si tuationskategorien und Situationsvariablen abgeleitet Damit k nnen Messfahrten systema tisch eingeteilt und differenzierte Fahrsituationen ber die alle auftretenden Kombinationen der Situationsvariablen gefunden werden Die differenzierten Fahrsituationen werden grup piert und dadurch zusammengefasste Fahrsituationen gefunden Im letzten Schritt werden die kraftstoffeffizienten Fahrstrategien mit den zusammengefassten Fahrsituationen abgegli chen und daraus ein endg ltiger Satz an angepassten Fahrsituationen gefunden Rau11 9 31 F r die Fahranalyse wurde eine Messstrecke ausgew hlt die eine m glichst vollst ndige Abdeckung unterschiedlicher Fahr und Verkehrssituationen erm glicht und mit einer Fern verkehrs Zugmaschine des Typs MAN TGX 18 440 mit voll beladendem Auflieger befahren Abbildung 10 15 chwabach R th sen Pillpolts Bin N Kelheim N Neustadt EE Y i NE x gt ae Lane EN Aichach _ Moosburg Vilsb sbura Freising i Y Ol of a fiedberg eufahrn Dorfen Abbildung 10 Verlauf der Messstrecke Goo12 Die Anwendung der Methode wird am Beispiel eines Fahrhinweises bei einer Folgesituation exemplarisch gezeigt Nach der Literaturanalyse bieten sich f r die Beschreibung der rele vanten Situationskategorie Folgen die Situationsvariablen e Beziehung
141. windigkeit erh hen Fahren Subkate gorie der Fahrwei Ausrollen vor Infrastruktur Ausfahrten Ampeln Kurven Ge se schwindigkeitsbeschrankungen Ausrollen vor Vordermann Bei konstantem Verkehrsfluss und Topografie Tempomat ACC Nutzen Bei unruhigem Verkehrsfluss Limiter Nutzen Kickdown vermeiden parzeug Beschleunigen mit hoher Lastanforderung Uber das Fahrpedal bedienung Bei l ngeren Wartezeiten Motor abstellen Fahrt im ung nstigen Motorbetriebspunkt vermeiden Handschalt empfehlungen Richtigen Anfahrgang w hlen Subkategorie der Fahrzeug Dosierter Umgang mit der Kupplung bedienung Ohne Gas anfahren 11 6 1 Fahrweise Keine hohe Leistungsanforderung bei kaltem Motor Bei Bremsung nach M glichkeit die verschlei freie Dauerbremse nutzen Die Fahrweise hat einen gro en Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch da durch sie entschie den wird wie die Energie des Kraftstoffes in Bewegungsenergie umgewandelt wird In der Kategorie Fahrweise ohne die Subkategorie Vorausschauendes Fahren sind zwei Fahr 54 kad OD MASS IL hinweise inkl zugeh rigen Situations und Fehlererkennungen implementiert Tabelle 3 die beide in einer zweckm igen Wahl der Fahrzeuggeschwindigkeit resultieren In Deutschland gilt f r schwere Nutzfahrzeuge eine zul ssige H chstgeschwindigkeit von 80 km h StV13 Au erdem m ssen nach der Stra enverkehrs Zulassungs Ordnung alle Lastkraftwagen Zugmaschinen und
142. ystemen zur Verf gung gestellt werden Zur Messung von Stra ensteigungen werden in der Regel Neigungsmesser auch Klinome ter oder Inklinometer herangezogen Neigung ist definiert als die relative Lage einer Rich tung in Bezug auf die Horizontale bzw auf die Lotrechte Her12 S 259 Die verschiedenen Inklinometer nutzen sowohl unterschiedliche physikalische Effekte als auch verschiedene Messprinzipien aus Zur Neigungsermittlung kommen zudem Sensoren in Frage die andere Gr en ermitteln wie z B die H he woraus dann R ckschl sse auf den Steigungsverlauf gezogen werden k nnen Zur Neigungsermittlung mithilfe der Fahrzeugflotte eines Lastkraftwagenherstellers sollte das Sensorkonzept folgende Anforderungen erf llen e Relative Steigungsgenauigkeit von min 0 055 zwischen zwei Messpunkten e Neigungsmessung unabh ngig von Beschleunigungen des Fahrzeugs e Robustheit gegen ber fahrzeugtypischen Vibrationen e Robustheit gegen ber fahrzeugtypischen Temperaturschwankungen e G nstig implementierbar Tabelle 2 gibt einen berblick der Rechercheergebnisse hinsichtlich verschiedener Sensor konzepte sowie deren Vor und Nachteile Jus12 Rotationssensoren kommen prinzipbe dingt f r einen Einsatz im Fahrzeug nicht in Frage da sie eine mechanische Verbindung zum Bezugssystem ben tigen Auch Gravitationssensoren erscheinen eher ungeeignet Entweder reagieren sie sensibel auf Temperatur nderungen DMS Biegebalkensensoren
143. zielen Bei den Vergleichs fahrten wurde diese Rolll nge vor Infrastrukturelementen von den Probanden zu 56 Prozent erreicht mit Fahrhinweisen des Virtuellen Fahrtrainers stieg sie auf 83 Prozent Besonders bei der Topografie zeigt sich dass die Fahrer ohne Fahrhinweise mit 34 Prozent nur einen geringen Anteil der potentiellen Rolll nge ausnutzten und durch die Fahrhinweise eine Stei gerung auf 79 Prozent erzielt wurde F r die Auswertung der Kraftstoffverbr uche ist es notwendig Verkehrsst rungen von der Auswertung auszuschlie en Beispielsweise w rden einzelne Stausituationen bei dem ver suchsbedingt geringen Fahrumfang eine Versuchsgruppe berproportional belasten Daher wurden die Notizen der Versuchsleiter und das w hrend des Versuchs aufgenommene Vi deo analysiert War zu erkennen dass der Proband aufgrund eines nicht typischen Ereignis ses z B Fahrradfahrer landwirtschaftliches Fahrzeug Wanderbausstellen Stau seine Ge schwindigkeit anpassen musste wurde dieser Abschnitt markiert und von der Auswertung ausgeschlossen Ebenfalls wurden Streckenabschnitte mit Lichtsignalanlagen von der Be wertung ausgenommen Mit den Fahrhinweisen des Virtuellen Fahrtrainers konnten die Probanden auf berlandstra Ben mit 3 3 Prozent die h chste Kraftstoffeinsparung erzielen Abbildung 50 Innerorts und auf Autobahnen f llt die Kraftstoffersparnis mit 0 8 Prozent beziehungsweise 1 6 Prozent geringer aus Insgesamt ergibt sich f r die
144. zu eine Patentanmeldung eingeleitet Dau12b Eine Konkretisierung und Implementierung dieses Konzeptes neben dem anweisungsbasierten MMS Konzept ist mit den im Projekt Virtueller Fahrtrainer vorgesehenen Ressourcen nicht realisierbar Eine Implementierung des Konzeptes wurde deshalb im Rahmen des Virtuellen Fahrtrainers nicht vorgenommen 11 5 AP5 Akzeptanzprufung Mensch Maschine Schnittstelle Das Konzept des Virtuellen Fahrtrainers sieht ein Fahrerassistenzsystem vor dass dem Fah rer situativ Handlungshinweise gibt Diese weisen darauf hin wie der Fahrzeugf hrer seine Fahrweise hinsichtlich des Kraftstoffverbrauches und des Verschlei es verbessern kann Dieses Konzept sieht keine Eingriffe durch das System vor z B Bremseingriffe automati sierte L ngsf hrung Der Virtuelle Fahrtrainer kann also nur dann zu einer Verbrauchs und Verschlei reduktion beitragen wenn die Fahrhinweise durch den Fahrer umgesetzte wer den Von zentraler Bedeutung ist daher die Entwicklung einer funktionierenden Mensch Maschine Schnittstelle MSS Unterkapitel IIl 4 und deren Akzeptanz durch den Fahrer Um das Konzept des Virtuellen Fahrtrainers im Allgemeinen und die Funktionsf higkeit der MSS zu evaluieren wird ein Fahrsimulatorversuch durch den Lehrstuhl f r Fahrzeugtechnik der Technischen Universit t M nchen durchgef hrt Dau13 Dieser soll Aufschluss dar ber liefern ob das System zu einer Reduktion des Kraftstoffverbrauchs f hren kann

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