Details

Autor(en) / Beteiligte

• Heinovski, Julian
• Dressler, Falko[Akademischer Betreuer]
• Hamann, Heiko[Akademischer Betreuer]

Titel

Investigating strategies for building platoons of cars

Ort / Verlag

Paderborn

Erscheinungsjahr

2018

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Beschreibungen/Notizen

• Tag der Abgabe: 17.09.2018
• ger: Wir untersuchen das Problem der Formierung von Platoons und versuchen, Reisezeit und Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen durch geeignete Platoon-Zuordnungen zu optimieren. Das generelle-Platooning Konzept, bei dem Fahrzeuge mit sehr geringem Sicherheitsabständen hintereinander fahren und sogenannte Road-Trains formen, wurde bereits im Detail untersucht, unter anderem in realen Testläufen mit echten Kraftfahrzeugen. Pilotprojekte haben gezeigt, dass Platooning sowohl signifikant den Kraftstoffverbrauch senken als auch die Ausnutzung der Kapazität von Straßen steigern kann. Während sich aktuelle Studien weitgehend damit beschäftigen, die Verlässlichkeit der benötigten Kommunikationsprotokolle zu verbessern, um konstante Abstände einzuhalten und ein sicheres Verhalten zu erreichen, wird ein wichtiger Aspekt vernachlässigt: Das Problem der Zuordnung von Kraftfahrzeugen zu Platoons. Diese Zuordnung allerdings stark von den Möglichkeiten einzelner Fahrzeuge (zum Beispiel maximale Beschleunigung oder Geschwindigkeit) und den Präferenzen des Fahrers (zum Beispiel gewünschte Reisegeschwindigkeit und dem Kompromiss zwischen Reisedauer und Kraftstoffverbrauch) ab. Um das Problem der Zuordnung zu untersuchen, formulieren wir ein Optimierungsproblem und entwickeln zwei Lösungsansätze, einen zentralisierten und einen verteilten. Mit Hilfe einer umfangreichen Simulationsstudie zeigen wir, dass unsere Ansätze nicht nur Platoons formen, sondern auch die individuellen Anforderungen der Fahrzeuge und Fahrer berücksichtigen. Dabei hat sowohl die Wahl des Ansatzes als auch die Bereitschaft zur Abweichung von individuellen Präfenzen einen großen Einfluss auf die Platoon-Zuordnungen. Anhand der ausgewählten Metriken führt der verteilte Ansatz zu einem besseren Ergebnis ...
• eng: We study the problem of platoon formation, trying to optimize traveling time and fuel consumption based on-car-to platoon assignments. The general concept of platooning, i.e., cars traveling in form of a road train with minimized safety gaps, has been studied in depth and we see first field trials on the road. A number of projects already convinced the public that platooning helps substantially reducing fuel consumption, along with emissions, and offers better road utilization. Currently, most research focuses on improved reliability of the necessary communication protocols to achieve perfect string stability with guaranteed safety measures. One aspect, however, remained unexplored: the problem of assigning cars to platoons. Based on the capabilities of individual cars (e.g., max. acceleration or speed) and preferences of the driver (e.g., min/max. traveling speed, preference on travel time vs. fuel consumption), the assignment decision will be different. We formulate an optimization problem and develop a set of protocols (centralized and distributed) to support platoon formation. In an extensive series of simulation experiments, we show that our protocols not just help forming platoons, but also take care of the individual requirements of cars and drivers. The selection of the formation approach as well as the willingness to compromise influences the platoon assignments. Considering the selected metrics, a better overall performance can be achieved using the distributed approach, e.g., longer platoons can be formed and more fuel can be saved.