Eigenschaften des Platoons und der Fahrzeuge des Platoons

Das Platoon setzt sich aus dem Führungsfahrzeug und einem oder mehreren Folgefahrzeugen zusammen. Es bildet sich durch Aufrücken von Fahrzeugen, wenn die Bedingungen für das Aufrücken und das Bilden des Platoons erfüllt sind (Aufrücken und Platoon bilden), (Bedingungen für das Aufrücken und das Bilden des Platoons). Weitere Fahrzeuge können durch Aufrücken Teil des Platoons werden.

Führungsfahrzeug und Folgefahrzeuge im Platoon fahren synchron. Beim Beschleunigen und Verzögern versuchen sie zudem die Zeitlücke zu berücksichtigen. Das gesamte Platoon verwendet denselben Fahrstreifen. Es wechselt weder den Fahrstreifen noch auf die Gegenfahrbahn.

Die Fahrzeuge im Platoon können Fahrzeugrouten oder Wege der Dynamischen Umlegung berücksichtigen oder sich ohne diese im Vissim-Netz bewegen (Fahrzeug-Routenentscheidungen, Fahrzeugrouten und Fahrzeug-Teilrouten modellieren), (Dynamische Umlegung verwenden).

Das Führungsfahrzeug oder ein Folgefahrzeug kann das Platoon verlassen, beispielsweise, um seiner Route oder seinem Weg zu folgen. Damit ein Folgefahrzeug das Platoon sicher verlassen kann, muss der Abstand stromabwärts zum vorausfahrenden Fahrzeug und stromaufwärts zum nächsten Folgefahrzeug vergrößert werden. Sobald das Fahrzeug das Platoon verlassen hat, ist das Platoon in zwei Platoons geteilt (Fahrzeug verlässt Platoon).

Beschleunigung und Geschwindigkeit der Folgefahrzeuge im Platoon werden zwischen dem Führungsfahrzeug und dem letzten Fahrzeug linear interpoliert. Für Folgefahrzeuge im Platoon gilt deshalb nicht der Zusammenhang zwischen Beschleunigung, Geschwindigkeit und Position, der für Fahrzeuge gilt, die außerhalb von Platoons dem Fahrzeugfolgemodell nach Wiedemann folgen. Damit können Beschleunigung, Geschwindigkeit und Position von Folgefahrzeugen im Platoon nicht konsistent sein.

Aufrücken und Platoon bilden

Ein Fahrzeug hat folgende Möglichkeiten, Teil eines Platoons werden:

• Das Fahrzeug schließt auf das Platoon auf. Wenn es nahe genug ist, führt es eine Zielbremsung auf den berechneten Sicherheitsabstand im Platoon durch. Wenn dieser Sicherheitsabstand erreicht ist, wird das Fahrzeug Teil des Platoons (Wunschgeschwindigkeit und Sicherheitsabstand im Platoon).
• Das Führungsfahrzeug des Platoons schließt auf ein vorausfahrendes Fahrzeug auf. Wenn das Führungsfahrzeug nahe genug ist und aufrückt, wird das vorausfahrende Fahrzeug Teil des Platoons und neues Führungsfahrzeug. Wenn das Führungsfahrzeug aufrückt, nehmen auch seine Folgefahrzeuge im Platoon den Interaktionszustand Aufrücken an.
• Ein Platoon kann sich auch bilden, wenn ein Fahrzeug auf ein Fahrzeug aufrückt, das noch nicht Teil eines Platoons ist.

In allen drei Fällen müssen folgende Bedingungen für das Aufrücken und das Bilden des Platoons erfüllt sein.

Bedingungen für das Aufrücken und das Bilden des Platoons

• Die Anzahl der Fahrzeuge im Platoon ist geringer, als der Wert des Attributs Platooning -Maximale Anzahl Fahrzeuge.
• Das Attribut Platooning möglich muss an dem Fahrverhalten ausgewählt sein, das für die Fahrzeuge gilt, die bereits im Platoon fahren oder Teil des Platoons werden.
• Zwischen aufrückendem Fahrzeug und dem Fahrzeug, auf das aufgerückt wird, dürfen sich keine weiteren Fahrzeuge befinden.
• Das aufrückende Fahrzeug darf das Platoon nicht sofort wieder verlassen wollen, beispielsweise, weil es einen Fahrstreifenwechsel plant, bereits zum Nothalt bremst oder, weil es das Platoon gerade verlassen hat, um einen Fahrstreifen zu wechseln.
• Das aufrückende Fahrzeug muss das vorausfahrende Fahrzeug wahrnehmen können, das auf demselben Fahrstreifen fährt.
• Das Führungsfahrzeug kann auf kein anderes Fahrzeug seines Platoons aufrücken, beispielsweise in einem Kreisverkehr. Damit ist kein Ringschluss möglich.
• Das aufrückende Fahrzeug muss eine höhere Wunschgeschwindigkeit haben, als das vorausfahrende Fahrzeug. Kein Fahrzeug bremst, damit ein Fahrzeug aufrücken kann und das aufrückende Fahrzeug beschleunigt dafür nicht.
• Das aufrückende Fahrzeug berücksichtigt die Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs, wenn diese > -1.0 m/s².

Zudem gelten folgende Bedingungen für das aufrückende Fahrzeug und das Fahrzeug, auf das aufgerückt wird:

• Den Fahrzeugen ist das gleiche Fahrverhalten zugewiesen.
• Die Fahrzeuge verwenden den gleichen Fahrstreifen.
• Die Fahrzeuge können sich auf unterschiedlichen Strecken oder Verbindungsstrecken befinden, die aufeinander folgen.
• Das vorausfahrende Fahrzeug ist das Interaktionsziel des aufrückenden Fahrzeugs. Dies zeigen die Attribute Interaktionsziel-Typ und Interaktionsziel-Nummer des Fahrzeugs in der Liste Fahrzeuge im Netz.
• Der Abstand zwischen den Fahrzeugen ist kleiner, als der Wert des Attributs Maximaler Abstand für Aufschließen zu Platoon am Fahrverhalten, das für die Fahrzeuge gilt.

Für keines der Fahrzeuge darf zutreffen:

• Das Fahrzeug führt beim Aufrücken einen Fahrstreifenwechsel durch.
• Dem Fahrzeug ist ein Wunschfahrstreifen zugewiesen.
• Das Fahrzeug möchte gerade das Platoon verlassen.
• Das Fahrzeug fährt rückwärts.
• Das Fahrzeug fährt auf einem Überholfahrstreifen, auf einer ÖV-Linie oder einer Parkplatzroute.
• Das Fahrzeug wird über den Fahrsimulator, die COM-Schnittstelle oder eine Driver model DLL-Datei gesteuert.

Wenn die Bedingungen für das Aufrücken und Bilden des Platoons erfüllt sind, rückt das Fahrzeug auf das vorausfahrende Fahrzeug auf und führt eine Zielbremsung durch, damit es den berechneten Sicherheitsabstand im Platoon erreicht (Wunschgeschwindigkeit und Sicherheitsabstand im Platoon). Wenn der Sicherheitsabstand erreicht ist, wird das Fahrzeug Teil des Platoons. Falls das Führungsfahrzeug des Platoons auf ein vorausfahrendes Fahrzeug aufgerückt ist, wird dieses das neue Führungsfahrzeug.

Ein Platoon kann sich auch aus stehenden Fahrzeugen bilden, wenn die Bedingungen erfüllt sind. Es gibt keine Mindestgeschwindigkeit für das Bilden eines Platoons.

Zudem kann das Fahrzeug, auf das aufgerückt wird, gerade selbst aufrücken, beispielsweise auf eine Lichtsignalanlage.

Das Aufrücken wird abgebrochen, wenn eine der Bedingungen in einem der nachfolgenden Zeitschritte nicht mehr erfüllt ist und das Aufrücken noch nicht abgeschlossen ist.

Wunschquerposition und Fahrstreifenwechsel aufrückender Fahrzeuge

Für das aufrückende Fahrzeug oder das Fahrzeug, auf das aufgerückt wird, nimmt Vissim folgende Einstellungen vor:

• Die Wunschquerposition wird auf die Wunschquerposition des vorausfahrenden Fahrzeugs gesetzt.
• Nicht notwendige Fahrstreifenwechsel werden deaktiviert.
• Der Sicherheitsabstand wird auf den berechneten Sicherheitsabstand im Platoon reduziert.

Im Platoon strebt das Folgefahrzeug die Wunschquerposition des Führungsfahrzeugs an (Fahrverhaltensparameter Querverhalten bearbeiten).

Interaktion zwischen Fahrzeugen und mit Interaktionsobjekten

Ein Folgefahrzeug im Platoon interagiert in Vissim ausschließlich mit dem Führungsfahrzeug und nicht mit anderen Fahrzeugen. Das Folgefahrzeug reagiert jedoch auf Interaktionsobjekte (Fahrverhaltensparameter Folgeverhalten bearbeiten). Dadurch kann das Folgefahrzeug beispielsweise auf einen roten Signalgeber reagieren und das Platoon verlassen (Verhalten bei Konflikten). Das Platoon wird dadurch aufgespalten.

Das Führungsfahrzeug interagiert in Vissim mit anderen Fahrzeugen genauso, als wäre es nicht Teil eines Platoons. Wenn die Interaktion abhängig von der Fahrzeugklasse erfolgt, wird die Fahrzeugklasse des Führungsfahrzeugs berücksichtigt.

Fahrzeuge außerhalb des Platoons sowie Detektoren nehmen das Platoon nicht als zusammengehörendes Objekt wahr, sondern reagieren auf die Fahrzeuge des Platoons so wie auf Einzelfahrzeuge.

Wenn ein Platoon auf ein vorausfahrendes Platoon aufschließt und die Bedingungen für das Aufrücken und Bilden des Platoons erfüllt sind, kann es aufrücken. Vissim schließt beide Platoons zu einem zusammen.

Vissim modelliert weder die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und deren möglichen Einfluss auf das Fahrverhalten noch andere Platoon-interne Dynamiken.

Wunschgeschwindigkeit und Sicherheitsabstand im Platoon

• Das Führungsfahrzeug versucht seine Wunschgeschwindigkeit gemäß dem Fahrzeugfolgemodell zu halten, das im geltenden Fahrverhalten ausgewählt ist. Die Maximale Platoon-Wunschgeschwindigkeit kann diese Wunschgeschwindigkeit reduzieren.
• Jedes Folgefahrzeug im Platoon folgt dem Führungsfahrzeug koordiniert. Dabei versucht das Folgefahrzeug einen Sicherheitsabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einzuhalten. Diesen Abstand berechnet Vissim aus:

PlatoonMinAbst + vReferenz * PlatoonFolgZeitl

Dabei ist:

PlatoonMinAbst	Attribut Platooning - Mindestabstand
PlatoonFolgZeitl	Attribut Platooning - Folgezeitlücke
vReferenz	Referenz-Geschwindigkeit: Welches Fahrzeug die Referenz-Geschwindigkeit liefert, hängt davon ab, ob Abstände vergrößert werden müssen: Wenn das Fahrzeug das Platoon verlassen möchte, müssen die Abstände stromabwärts zum vorausfahrenden Fahrzeug und stromaufwärts zum nächsten Folgefahrzeug (F1) vergrößert werden (Fahrzeug verlässt Platoon). Wenn stromabwärts des Fahrzeugs das Platoon geteilt wird, muss der Abstand stromabwärts zum vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert werden. Dies ist beispielsweise notwendig, wenn ein Folgefahrzeug an einen roten Signalgeber, einer Querverkehrsstörung oder einem Stoppschild anhalten muss, während vorausfahrende Fahrzeuge des Platoons noch passieren konnten. Da sich das Vergrößern des Abstands auf Folgefahrzeuge und deren Sicherheitsabstände im Platoon auswirkt, verwendet Vissim für die Berechnung der Abstände in diesem Teil des Platoons nicht mehr die Geschwindigkeit des Führungsfahrzeugs des Platoons: vReferenz ist die Geschwindigkeit des nächsten Folgefahrzeugs, vor dem der Abstand vergrößert werden muss. Im Bild ist dies Fahrzeug (F1), dessen Geschwindigkeit für die Berechnung der Abstände seiner Folgefahrzeuge im Platoon verwendet wird. (F1) wird Führungsfahrzeug dieses Teils des Platoons: Das Führungsfahrzeug des Teils des Platoons (F1) vergrößert die Lücke, in dem es verzögert. Die Verzögerung basiert entweder auf seiner Wunschverzögerung oder auf einer berechneten notwendigen Verzögerung, falls das Fahrzeug mit einem Interaktionsobjekt interagiert. vReferenz ist die Geschwindigkeit des Führungsfahrzeugs (F) des Platoons, solange im Platoon nicht größere Abstände notwendig werden, weil ein Fahrzeug das Platoon verlassen möchte oder das Platoon geteilt wird:

Falls für das Führungsfahrzeug die Voraussetzungen für die automatische Geschwindigkeitsbegrenzung in Kurven erfüllt sind, reagiert das Führungsfahrzeug und kann seine Geschwindigkeit reduzieren (Wunschgeschwindigkeit ändern). Die Folgefahrzeuge reagieren auf das Führungsfahrzeug. Eine automatische Geschwindigkeitsbegrenzung in Kurven kann nicht das Auflösen eines Platoons verursachen.

Fahrstreifenwechsel

Das Platoon wechselt nicht den Fahrstreifen. Dies gilt auch in folgenden Fällen:

• wenn die Maximale Platoon-Wunschgeschwindigkeit auf dem aktuellen Fahrstreifen nicht erreicht werden kann, dies aber auf dem benachbarten Fahrstreifen möglich wäre. Dieser Fall kann beispielsweise auftreten, wenn das dem Führungsfahrzeug vorausfahrende Fahrzeug langsamer fährt, als es die Maximale Platoon-Wunschgeschwindigkeit zuließe.

Notwendige Fahrstreifenwechsel bleiben aktiviert, damit das Fahrzeug das Platoon verlassen und beispielsweise eine Ausfahrt nehmen kann, um seiner Fahrzeugroute zu folgen oder, damit es den Fahrstreifen wechseln kann, weil es zu einer Fahrzeugklasse gehört, für die der Fahrstreifen stromabwärts gesperrt ist.

Verhalten bei Konflikten

• Wenn das Führungsfahrzeug an einem roten Signalgeber, einer Querverkehrsstörung, einem Stoppschild oder einer Konfliktfläche anhält, halten auch die Folgefahrzeuge im Platoon an.
• Wenn das Führungsfahrzeug oder ein Folgefahrzeug einen Signalgeber, eine Querverkehrsstörung oder ein Stoppschild passieren kann, aber nicht weitere Folgefahrzeuge des Platoons, spaltet Vissim das Platoon auf. Dies ist der Fall, wenn die Interaktion eines Folgefahrzeugs im Platoon mit einem Interaktionsobjekt eine Beschleunigung für dieses Fahrzeug erfordert, die kleiner ist, als die Beschleunigung, die ohne die Interaktion gelten würde und die zudem kleiner ist, als die Beschleunigung des Führungsfahrzeugs.

Vissim spaltet das Platoon stromabwärts des Fahrzeugs, das mit einer Zielbremsung vor dem Netzobjekt anhalten kann. Dieses Fahrzeug verzögert dabei nicht mit seiner Wunschverzögerung, sondern mit der Verzögerung, die notwendig ist, um am Signalgeber anzuhalten. Der Wert dieser Verzögerung kann höher sein, als der Wert der Wunschverzögerung. Bei Konfliktflächen wird das Platoon nicht geteilt.

Verhalten in einem Langsamfahrbereich

• Das Führungsfahrzeug reagiert wie ein Einzelfahrzeug.
• Jedes Folgefahrzeug im Platoon reagiert auf das Verhalten des Führungsfahrzeugs. Das Folgefahrzeug reagiert aber nicht explizit auf den Langsamfahrbereich, sondern passt intern seine Wunschgeschwindigkeit für den Fall an, dass es das Platoon innerhalb des Langsamfahrbereichs verlässt.

Verhalten an Wunschgeschwindigkeitsentscheidungen

• Das Führungsfahrzeug reagiert wie ein Einzelfahrzeug. Die Wunschgeschwindigkeit des Führungsfahrzeugs wird zur Wunschgeschwindigkeit der Folgefahrzeuge. Diese kann durch die Maximale Platoon-Wunschgeschwindigkeit begrenzt sein.
• Jedes Folgefahrzeug im Platoon reagiert auf das Verhalten des Führungsfahrzeugs. Das Folgefahrzeug reagiert aber nicht explizit auf die Wunschgeschwindigkeitsentscheidung, sondern passt intern seine Wunschgeschwindigkeit an, falls es später das Platoon verlässt.

Verhalten an Fahrzeug-Routenentscheidungen

• Fahrzeug-Routenentscheidungen wirken auf das Führungsfahrzeug und auf jedes Folgefahrzeug. Damit kann jedes Fahrzeug das Platoon verlassen und seiner Fahrzeugroute folgen.
• Wenn ein Fahrzeug den Querschnitt einer Parkplatz-Routenentscheidung überfährt und der Parkplatzroute folgt, verlässt es das Platoon. Damit kann Vissim dem Fahrzeug den Stellplatz zuordnen und das Fahrzeug auf dem Stellplatz anhalten.

Verhalten bei geändertem Fahrverhalten

Nachdem das Fahrzeug Teil des Platoons geworden ist, kann ein anderes Fahrverhalten gelten, sobald das Führungsfahrzeug eine Strecke erreicht, deren Streckenverhaltenstyp ein anderes Fahrverhalten zugewiesen ist. Dieses kann fahrzeugklassenspezifisch definiert sein.

Ein anderes Fahrverhalten kann bewirken:

• Wenn abhängig von den Attributen des Fahrverhaltens auf der Strecke das Platoon nicht mehr aufrecht erhalten werden kann, löst Vissim das Platoon auf. Die Fahrzeuge fahren als Einzelfahrzeuge weiter.
• Sobald auf das Fahrzeug ein Fahrverhalten wirkt, in dem Platooning deaktiviert ist, wird das Fahrzeug aus dem Platoon entfernt und fährt als Einzelfahrzeug weiter. Dies betrifft das Führungsfahrzeug als erstes, wenn es beispielsweise eine entsprechende Strecke erreicht und anschließend jedes Folgefahrzeug im Platoon, sobald es diese Strecke erreicht.
• Wenn das Führungsfahrzeug eine Strecke erreicht, auf der das Attribut Platooning -Maximale Anzahl Fahrzeuge die Anzahl der Fahrzeuge im Platoon beschränkt, trennt Vissim das Platoon und bildet jeweils ein neues Platoon, in dem die Anzahl der Fahrzeuge gleich oder kleiner der erlaubten Anzahl ist.
• Die Änderung des Attributs Maximale Platoon-Wunschgeschwindigkeit wirkt auf das Führungsfahrzeug und damit auf das Platoon.

Fahrzeug verlässt Platoon

Das Führungsfahrzeug oder ein Folgefahrzeug kann das Platoon verlassen, beispielsweise um seiner Route oder seinem Weg auf einer Verbindungsstrecke oder einem anderen Fahrstreifen zu folgen.

Das Fahrzeug verlässt das Platoon zudem in folgenden Fällen:

• wenn das Fahrzeug aus dem Vissim-Netz fährt
• wenn das Fahrzeug in den Bereich fährt, der mesoskopisch simuliert wird (Mesoskopische Simulation verwenden)
• wenn das Fahrzeug extern gesteuert wird (Externes Fahrermodell über Driver Model DLL-Datei aktivieren)
• wenn das Fahrzeug das vorausfahrende Fahrzeug nicht mehr wahrnimmt
• wenn für das Fahrzeug das Attribut Platooning möglich nicht mehr gilt

Falls für die Folgefahrzeuge die Bedingungen für das Bilden eines Platoons weiterhin gültig sind, fahren diese als Platoon weiter.

Vissim stellt Sicherheitsabstand her

Damit ein Fahrzeug (FF) das Platoon sicher verlassen kann, vergrößert Vissim den Abstand hinter dem Fahrzeug zum Folgefahrzeug (F1) im Platoon, bis der Sicherheitsabstand erreicht ist. Wenn das Fahrzeug ein Folgefahrzeug im Platoon ist und nicht das Führungsfahrzeug, vergrößert Vissim auch der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug (F) im Platoon:

Vissim vergrößert diese Abstände nur dann, wenn alle Fahrzeuge im Platoon entweder ihrer Fahrzeugroute folgen oder alle Fahrzeuge im Platoon ihrem Weg der dynamischen Umlegung folgen.

Vissim vergrößert diese Abstände nicht, wenn es im Platoon Fahrzeuge gibt, die ihrer Fahrzeugroute folgen und andere, die ihrem Weg auf Basis einer dynamischen Umlegung folgen oder wenn sich Fahrzeuge des Platoons frei durch das Vissim-Netz bewegen, ohne einer Fahrzeugroute oder einem Weg zu folgen. In diesem Fall fahren Fahrzeuge einfach auf die Verbindungsstrecke, und werden sofort aus dem Platoon entfernt.

Berechnung des Sicherheitsabstands für einen Teil des Platoons

Das Fahrzeug (FF) bremst entweder mit der Verzögerung, die aus der Interaktion mit einem Interaktionsobjekt entsteht oder mit seiner Wunschverzögerung aus den Attributen seines Fahrzeugtyps, abhängig davon, welcher der beiden Verzögerungswerte kleiner ist.

Vissim berechnet die Abstände ab der Hinterkante des Fahrzeugs (F1), vor dem der Abstand vergrößert wird, nach folgendem Schema:

• Der gewünschte Abstand wird für das Folgefahrzeug (FL) berechnet, das sich stromaufwärts an der letzten Position des Platoon-Teils mit dem Fahrzeug (F1) befindet, vor dem der Abstand vergrößert wird:

• Vissim berücksichtigt dabei nicht mehr die Geschwindigkeit des Führungsfahrzeugs (F) des Platoons, sondern die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (F1), vor dem der Abstand vergrößert wird und das damit das Führungsfahrzeug dieses Teils des Platoons ist.
• Das letzte Folgefahrzeug in diesem Platoon-Teil (FL) führt entweder eine Zielbremsung auf den gewünschten Abstand durch, falls es für das Erreichen dieses Abstands stärker als -1m/s² bremsen muss oder es beschleunigt oder bremst dafür so stark wie möglich. Seine Beschleunigung ist dabei auf den Bereich +-2m/s² um die Beschleunigung des ersten Fahrzeugs (F1) dieses Platoon-Teils begrenzt.
• Falls sich zwischen diesen beiden Fahrzeugen weitere Fahrzeuge befinden, bewegt Vissim diese so, dass ihre Abstände exakt identisch groß sind. Deshalb können diese Abstände einen anderen Wert haben, als der berechnete Sicherheitsabstand im Platoon.
• Eine Ruckbegrenzung findet nicht statt.

Bedingungen für das Verlassen des Platoons

Das Fahrzeug kann das Platoon erst sicher verlassen, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

• Der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug entspricht dem reduziertem Sicherheitsabstand.
• Der Abstand zum nächsten Folgefahrzeug entspricht dessen reduziertem Sicherheitsabstand.

Sobald das Fahrzeug das Platoon verlassen hat und es als Einzelfahrzeug fährt, wirken auf das Fahrzeug wieder die Einstellungen, die außerhalb des Platoons gelten, beispielsweise für Wunschgeschwindigkeit und Zeitlücken.

Aus Platoon-Teilen werden Platoons

Sobald das Fahrzeug das Platoon verlassen hat, ist das ursprüngliche Platoon in zwei Platoons geteilt:

• Das Platoon mit dem ursprünglichen Führungsfahrzeug und dessen Folgefahrzeugen
• Das neue Platoon mit den ehemaligen Folgefahrzeugen des Fahrzeugs, das das Platoon verlassen hat. Dessen ehemaliges Folgefahrzeug ist Führungsfahrzeug dieses Platoons.

Wenn mehrere Fahrzeuge das Platoon verlassen, die nicht direkt aufeinanderfolgen, können sich mehrere Platoons bilden, die jeweils ein Führungsfahrzeug haben.

Einschränkungen bei der Simulation

Platooning ist in folgenden Simulationsmethoden nicht möglich:

• Mesoskopische Simulation
• in der Hybrid-Simulation außerhalb der Bereiche der mikroskopischen Simulation
• Das Platoon kann nicht an einem Fahrzeugzufluss oder in der Dynamischen Umlegung in einen Parkplatz in das Vissim-Netz eingesetzt werden.