Funktionsweise Entscheidungsmodell Automatic Lane Change (ALC)

Hinweis: Sie müssen über eine Automotive-Lizenz verfügen.

Automatic Lane Change (ALC) ist ein Entscheidungsmodell für den Fahrstreifenwechsel autonomer Fahrzeuge. Ein solches Ego-Fahrzeug führt Fahrstreifenwechsel freiwillig und selbstständig durch, die auf diesem Entscheidungsmodells basieren. Der automatische Fahrstreifenwechsel wirkt nicht bei einem notwendigen Fahrstreifenwechsel (Entscheidungsmodelle für Fahrstreifenwechsel).

Den straßenverkehrsrechtlichen Vorschriften entsprechend, muss das geltende Grundverhalten Rechtsfahrgebot oder Linksfahrgebot ausgewählt sein, das beispielsweise häufig auf Autobahnen vorgeschrieben ist.

Das Fahrzeugfolgemodell Adaptive Cruise Control (ACC) muss ausgewählt sein (Fahrverhaltensparameter Fahrzeugfolgemodell bearbeiten).

Das Entscheidungsmodell berücksichtigt Vorgaben der UN-Regelung Nr. 157 Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung von Fahrzeugen hinsichtlich des automatischen Spurhalteassistenzsystems (ALKS) [2021/389].

Themen

Notationen und Definitionen

Im Folgenden gilt:

ego

Ego-Fahrzeug

o

Der ursprüngliche Fahrstreifen, auf dem das Ego-Fahrzeug fährt, wenn es den automatischen Fahrstreifenwechsel beginnen möchte

d

Zielfahrstreifen, auf den das Ego-Fahrzeug wechseln möchte, um schneller oder langsamer zu fahren

f

Das direkte, nächste Vorderfahrzeug aus Sicht der Vorderkante des Ego-Fahrzeugs

r

Das direkte, nächste Folgefahrzeug aus Sicht der Vorderkante des Ego-Fahrzeugs

Longitudinaler Abstand zwischen der Hinterkante des Vorderfahrzeugs und der Vorderkante des Folgefahrzeugs

Sicherheitsabstand des Ego-Fahrzeugs im Stillstand
v

Geschwindigkeit

Wunschgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs

Time-to-collision

Zeitraum, den das Ego-Fahrzeug benötigt, um zur Hinterkante des Vorderfahrzeugs aufzuschließen. Dabei wird der Stillstandsabstand abgezogen. Die Differenzgeschwindigkeit zwischen beiden Fahrzeugen geht in Time-to-collision ein. Ist das Ego-Fahrzeug langsamer oder gleich schnell wie das Vorderfahrzeug, ist Time-to-collision nicht definiert.

Schwellwert für die Dauer des Überholvorgangs. Standardwert 11 s. Falls das Ego-Fahrzeug länger brauchen würde, um das Vorderfahrzeugs zu überholen, möchte das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifen wechseln.

Zeitlücke

Dauer, um einen gegebenen Abstand zu durchfahren. In die Zeitlücke geht nur die absolute Geschwindigkeit ein.

Regelungen des Entscheidungsmodells Automatic Lane Change (ALC)

Ego-Fahrzeug entscheidet über Fahrstreifenwechsel

Relevante Situationen

Ego-Fahrzeug möchte auf den Nachbarfahrstreifen wechseln, um schneller zu fahren

Vissim führt die beiden Entscheidungsschritte aus:

1.  Vissim prüft, ob für das Ego-Fahrzeug die Bedingungen für den Fahrstreifenwechsel erfüllt sind und somit der Wunsch nach einem Fahrstreifenwechsel besteht.

2.  Vissim ermittelt, ob das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel gefahrlos durchführen kann.

Bedingung für den Wunsch nach einem Fahrstreifenwechsel

Das Ego-Fahrzeug möchte auf den Nachbarfahrstreifen wechseln, um schneller zu fahren, falls es ein Vorderfahrzeug (o,f) auf dem Fahrstreifen des Ego-Fahrzeugs wahrnimmt und die folgende Bedingung für den Fahrstreifenwechsel zutrifft:

Hierbei ist:

Abstand zwischen Ego-Fahrzeug und Hinterkante des direkten Vorderfahrzeugs (o,f)

Gesamter Sicherheitsabstand. τ entspricht dem Attribut ACC-MinGapTime (ACC-Modellparameter definieren).

τLC: Dauer des Fahrstreifenwechsels. τLC entspricht dem Attribut Fahrstreifenwechseldauer-Verteilung.

γ: Parameter mit Standardwert 2.

: Schwellwert mit Standardwert: 1,5 m⁄s =5,4 km⁄h.

Damit drückt die Bedingung für den Fahrstreifenwechsel aus:

Falls das Ego-Fahrzeug hinreichend weit vom nächsten Vorderfahrzeug (o,f) entfernt ist, damit ein Fahrstreifenwechsel in Frage kommt und falls es sich diesem Vorderfahrzeug hinreichend schnell annähert, reduziert sich die Bedingung für einen Fahrstreifenwechselwunsch auf:

mit:

Dadurch wechselt das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifen, wenn es mit Wunschgeschwindigkeit fährt und innerhalb von Sekunden den Sicherheitsabstand zum Vorderfahrzeug (o,f)) erreichen würde.

Nähert sich das Ego-Fahrzeug jedoch nur relativ langsam dem Vorderfahrzeug, wirkt die Bedingung für den Fahrstreifenwechsel erst, wenn das Ego-Fahrzeug fast den Sicherheitsabstand erreicht hat. Trifft dies zu, reduziert sich die Bedingung auf:

Dies gilt zudem, wenn sich das Ego-Fahrzeug nur kurz innerhalb des Sicherheitsabstands befindet, beispielsweise, weil ein anderes Fahrzeug in die Lücke einschert. Dieser Term besagt zudem, dass das Ego-Fahrzeug nur dann einen Fahrstreifenwechselwunsch hat, wenn es um mindestens schneller fährt oder fahren möchte, als das Vorderfahrzeug fährt.

Es gelten die Werte des Fahrstreifens o, auf dem das Ego-Fahrzeug fährt, wenn es den automatischen Fahrstreifenwechsel beginnen möchte.

Gefahrlosen Fahrstreifenwechsel sicherstellen

Vissim ermittelt, ob das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel gefahrlos durchführen kann. Hat das Ego-Fahrzeug einen Fahrstreifenwechselwunsch, führt es trotzdem keinen Fahrstreifenwechsel durch, wenn eine der folgenden Wartebedingungen erfüllt ist.

Wartebedingungen

Es gelten dabei stets die Werte des Fahrstreifens o, auf dem das Ego-Fahrzeug ursprünglich fährt, wenn es den Fahrstreifenwechsel beginnen möchte.

Wartebedingung: Abstand zum Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen zu gering

Wenn das Folgefahrzeug (d,r) auf dem Nachbarfahrstreifen zu nahe ist, ist die Zeitlücke für den Fahrtreifenwechsel zu gering und das Ego-Fahrzeug führt diesen nicht durch, solange zutrifft:

Beim Abschätzen der Zeitlücke zu seinem Folgefahrzeug (d,r) zieht das Ego-Fahrzeug den Stillstandsabstand ab:

Der Schwellwert hat Standardwert .

Vissim wendet diese Wartebedingung nicht an, falls oder wenn das Ego-Fahrzeug kein Folgefahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen wahrnimmt.

Wartebedingung: Abstand zum Vorderfahrzeug auf Nachbarfahrstreifen zu gering

Wenn das Vorderfahrzeug (d,r) auf dem Nachbarfahrstreifen zu nahe ist, ist die Zeitlücke für den Fahrstreifenwechsel zu gering. Deshalb wechselt das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifen nicht, solange zutrifft:

Beim Abschätzen der Zeitlücke zu seinem Folgefahrzeug (d,r) zieht das Ego-Fahrzeug den Stillstandsabstand ab:

Der Schwellwert hat Standardwert .

Solange das Ego-Fahrzeug steht, beginnt es keinen Fahrstreifenwechsel.

Wartebedingung: Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen erreicht Vorderfahrzeug vor Ego-Fahrzeug

Das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen des Ego-Fahrzeugs wird von seinem Folgefahrzeug erreicht, bevor es vom Ego-Fahrzeug erreicht und überholt werden kann. Das Ego-Fahrzeug führt den Fahrtreifenwechsel nicht durch, solange zutrifft:

Das Ego-Fahrzeug schätzt die Zeit ab, die das Folgefahrzeug benötigen wird, um das Vorderfahrzeug zu erreichen:

Hierbei ist:

Zeit, die das Ego-Fahrzeug benötigt, bis es bis die Hinterkante des Vorderfahrzeugs erreicht. Dabei wird der Stillstandsabstand abgezogen.

E

Enhanced

Vissim nimmt bei der Berechnung an, dass das Ego-Fahrzeug von seiner derzeitigen Geschwindigkeit auf seine Wunschgeschwindigkeit beschleunigt, wenn es den Fahrstreifenwechsel in diesem Zeitschritt beginnen würde. Als Beschleunigung wird die freie Beschleunigung des ACC-Reglers verwendet. Diese entspricht dem Attribut ACC_a_cc_max im Fahrverhalten (ACC-Modellparameter definieren):

Hierbei ist:

Zeit, die das Ego-Fahrzeug benötigt:

  • entweder bis das Ego-Fahrzeug auf beschleunigt
  • falls das Ego-Fahrzeug nicht auf beschleunigen konnte, bis es die Hinterkante des Vorderfahrzeugs erreicht, wird abgezogen:

Hierbei ist:

sowie:

: Zeit, die das Fahrzeug mit der konstanten Geschwindigkeit fährt, bis es das Vorderfahrzeug erreicht. Dabei wird abgezogen. Falls das Ego-Fahrzeug noch beschleunigt, wenn es das Vorderfahrzeug erreicht, ist :

Falls das Ego-Fahrzeug mindestens mit Wunschgeschwindigkeit nimmt Vissim an dass das Ego-Fahrzeug seine Geschwindigkeit beibehält. Es gilt:

Wartebedingung: Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen müsste stark abbremsen

Wenn das Folgefahrzeug (d,r) auf dem Nachbarfahrstreifen stark abbremsen müsste, führt das Ego-Fahrzeug den Fahrtreifenwechsel nicht durch, solange zutrifft:

entspricht dem Attribut ACC_a_d_r_acc im Fahrverhalten. Standardwert . Falls ist die Verzögerung des Folgefahrzeugs auf dem Nachbarfahrstreifen für das Ego-Fahrzeug hinreichend stark, dass es den Fahrstreifen wechseln möchte.

Das Ego-Fahrzeug schätzt die Beschleunigung ab, die das Folgefahrzeug haben müsste, damit das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifen wechseln könnte:

Dabei zielt das Folgefahrzeug (d,r) auf dem Nachbarfahrstreifen auf eine Position, die sich Meter stromaufwärts der Hinterkante des Ego-Fahrzeugs befindet. Dabei ist:

Mit folgenden Standardwerten:

: Zeitraum, der den Mindestabstand zwischen Ego-Fahrzeug und Folgefahrzeug (d,r) sicherstellt. Dieser bezieht sich auf die Hinterkante des Ego-Fahrzeugs.

Zeitraum (s), nach dem das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel begonnen hat und die Verzögerung des Folgefahrzeugs (d,r) ermittelt.

stellt sicher, dass das Ego-Fahrzeug den Sicherheitsabstand einhält. Auf Basis des Sicherheitsabstands des Ego-Fahrzeugs im Stillstand schätzt Vissim den Sicherheitsabstand im Stillstand des Folgefahrzeugs auf dem Nachbarfahrstreifen ein.

Das Ego-Fahrzeug wechselt nicht den Fahrstreifenwechsel solange zutrifft:

Vissim wendet diese Wartebedingung nicht an, falls oder wenn das Ego-Fahrzeug kein Folgefahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen wahrnimmt.

Wartebedingung: Ego-Fahrzeug nimmt kein Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen innerhalb der Reichweite seines Sensors wahr

Die Wartebedingung, die oben unter Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen müsste stark abbremsen beschrieben ist (Wartebedingung: Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen müsste stark abbremsen) wird auch in dieser Situation angewendet:

Das Ego-Fahrzeug nimmt innerhalb der Reichweite seines Sensors kein Folgefahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen wahr. Das Ego-Fahrzeug muss aber damit rechnen, dass sich ein mögliches Folgefahrzeug außerhalb der Reichweite seines Sensors befindet und sehr schnell annähern könnte.

Dabei gilt:

: Reichweite des Sensors, innerhalb derer das Ego-Fahrzeug ein Folgefahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen wahrnehmen kann. Diese entspricht dem Attribut Zurückschauweite (Maximum).

: Geschwindigkeit des möglichen Fahrzeugs. Dabei ist : Höchstgeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs. Diese entspricht dem Attribut der Strecke ACC_v_limit, auf der sich die Vorderkante des Ego-Fahrzeugs befindet.

Dabei geben die folgenden Parameter die überhöhte Geschwindigkeit des möglichen Folgefahrzeugs an, mit der das Entscheidungsmodell Automatic Lane Change (ALC) maximal rechnen soll:

: entspricht Attribut ALC_delta_v_limit, relativ zur erlaubten Höchstgeschwindigkeit. Standardwert:

: entspricht Attribut ALC_v_limit_max, absolut zur erlaubten Höchstgeschwindigkeit. Standardwert:

Diese Bedingung stellt sicher, dass das Ego-Fahrzeug mit einem schnellen Folgefahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen rechnet, auch wenn es dies noch nicht wahrnimmt und deshalb den Fahrstreifen nicht wechselt, obwohl dieser frei zu sein scheint. Das Ego-Fahrzeugen kann den Fahrstreifen wechseln, sobald das Folgefahrzeug in Reichweite des Sensors kommt, dadurch vom Ego-Fahrzeug wahrgenommen wird und sich hinreichend langsam annähert. Dabei prüft das Ego-Fahrzeug, ob das Folgefahrzeug nicht zu stark abbremsen müsste, wenn das Ego-Fahrzug den Fahrstreifen wechseln würde (Wartebedingung: Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen müsste stark abbremsen).

Wenn das Folgefahrzeug in Reichweite des Sensors kommt und viel schneller fährt als , wirken Abbruchbedingungen, um eine Kollision vermeiden (Ego-Fahrzeug bricht Fahrstreifenwechsel ab).

Wartebedingung: Ego-Fahrzeug müsste auf Zielfahrstreifen stärker bremsen als auf ursprünglichem Fahrstreifen

Das Ego-Fahrzeug wechselt nicht den Fahrstreifen, wenn es auf dem Zielfahrstreifen aufgrund des Nachbarvorderfahrzeugs stärker bremsen müsste, als wenn es auf seinem ursprünglichen Fahrstreifen aufgrund des Vorderfahrzeugs bremsen müsste:

Diese Beschleunigungen basieren auf dem ACC-Zielbremsungsregler (Zielbremsungsregler steuert gezielte Verzögerungsvorgänge des Fahrzeugs). Im ACC-Zielbremsungsregler werden vereinfacht:

Wartebedingung: Ego-Fahrzeug würde das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen erreichen, bevor es den Fahrstreifenwechsel beendet hat oder zu stark bremsen

Das Ego-Fahrzeug wechselt auch in folgenden Situationen nicht den Fahrstreifen:

  • Wenn das Ego-Fahrzeug während des Fahrstreifenwechsels das Vorderfahrzeug erreichen würde
  • Wenn das Ego-Fahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen zu stark bremsen müsste

Dabei ist : Zeit, die das Ego-Fahrzeug benötigt, um das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen zu erreichen. Dabei wird der Stillstandsabstand abgezogen. Die Beschleunigungen der Fahrzeuge werden berücksichtigt:

  • Das Ego-Fahrzeug fährt mit der konstanten Beschleunigung a.
  • Das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen fährt mit der konstanten Beschleunigung .
Zeit berechnen

Die Zeit wird berechnet:

Dabei ist:

: Zeit abzüglich des Stillstandabstands, die das Ego-Fahrzeug benötigt, um das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen zu erreichen. Im Gegensatz zu werden bei dieser Zeit die Beschleunigungen der Fahrzeuge nicht berücksichtigt.

: Zeit, die das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen bis zum Stillstand benötigt.

Damit behandeln die drei Fälle in folgende Situationen:

  • Fall 1: das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen fährt, wenn es vom Ego-Fahrzeug erreicht wird
  • Fall 2: das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen steht, wenn es vom Ego-Fahrzeug erreicht wird
  • Fall 3: das Ego-Fahrzeug hat eine geringere Beschleunigung als das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen und erreicht dieses nicht. Die Wartebedingung wirkt nicht.
Konkrete Beschleunigung des Ego-Fahrzeug berechnen

Anschließend wird für das Ego-Fahrzeug die konkrete Beschleunigung berechnet. Diese basiert auf dem ACC-Zielbremsungsregler (Zielbremsungsregler steuert gezielte Verzögerungsvorgänge des Fahrzeugs), wenn sich das Ego-Fahrzeug dem Vorderfahrzeug annähert:

  • Falls das Vorderfahrzeug während der Bewegung zum Stehen kommt, entspricht dem Term (beim ACC-Zielbremsungsregler: ).
  • Falls das Vorderfahrzeug während der Bewegung nicht zum Stehen kommt, entspricht dem Term (beim ACC-Zielbremsungsregler: ).

Zudem werden im ACC-Zielbremsungsregler vereinfacht:

Zeit berechnen

Für die Zeit , die das Ego-Fahrzeug für das Erreichen des Stillstandabstands zum Vorderfahrzeug benötigt ergibt sich damit:

Die Bedingungen bei der Unterscheidung der Fälle oben in sind identisch zu den Bedingungen in der Beschreibung des ACC-Zielbremsungsreglers (Zielbremsungsregler steuert gezielte Verzögerungsvorgänge des Fahrzeugs).

Zeit berechnen

: Zeit, die das Ego-Fahrzeug benötigen würde, wenn es mit bremst, bis es das Vorderfahrzeug erreicht:

Dabei ist: : Akzeptierte Verzögerung des Ego-Fahrzeugs. Standardwert .

Das Ego-Fahrzeug wechselt nicht den Fahrstreifen, wenn:

Dabei ist : Dauer des Fahrstreifenwechsels. Entspricht dem Attribut Fahrstreifenwechseldauer-Verteilung.

Wirkung der Wartebedingung

Das Ego-Fahrzeug wechselt den Fahrstreifen nicht:

  • wenn es während des Fahrstreifenwechsels das Nachbarvorderfahrzeug erreichen würde. Dafür gilt:
  • wenn es auf dem Zielfahrstreifen stärker bremsen müsste als . Dabei ist und entspricht . Dies bewirkt, dass das Ego-Fahrzeug auf dem ursprünglichen Fahrstreifen eine stärkere Verzögerung akzeptiert, anstatt auf den Nachbarfahrstreifen zu wechseln, dort sehr viel stärker bremsen zu müssen und dabei möglicherweise stehen bleiben müsste.
und können undefiniert sein

und sind nicht in allen Fällen definiert, beispielsweise, wenn das Ego-Fahrzeug das Vorderfahrzeug nicht einholen kann. Dann wird diese Wartebedingung nicht angewendet.

Ego-Fahrzeug möchte auf den Nachbarfahrstreifen wechseln, um langsamer zu fahren

Bei Rechtsfahrgebot möchte das Ego-Fahrzeug auf den rechten Fahrstreifen wechseln. Bei Linksfahrgebot möchte das Ego-Fahrzeug auf den linken Fahrstreifen wechseln.

Vissim führt die beiden Entscheidungsschritte aus:

1.  Vissim prüft, ob für das Ego-Fahrzeug die Bedingungen für den Fahrstreifenwechsel erfüllt sind und somit der Wunsch nach einem Fahrstreifenwechsel besteht.

2.  Vissim ermittelt, ob das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel gefahrlos durchführen kann.

Bedingung für den Wunsch nach einem Fahrstreifenwechsel prüfen

Schwellwert für die Dauer des Fahrstreifenwechsels

Falls das Ego-Fahrzeug länger brauchen würde, um das Vorderfahrzeugs zu überholen, möchte das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifen wechseln. Dabei gilt:

Zeitraum Time-to-collision, den das Ego-Fahrzeug benötigt, um zur Hinterkante des Vorderfahrzeugs aufzuschließen. Dabei wird der Stillstandsabstand abgezogen:

Die Wunschgeschwindigkeit wird verwendet, nicht die aktuelle Geschwindigkeit. Bezugspunkt ist die Hinterkante des Vorderfahrzeugs auf dem Nachbarfahrstreifen. Dabei wird der Sicherheitsabstand abgezogen:

entspricht dem Attribut ACC-Mindestzeitlücke.

Falls das Ego-Fahrzeug kein Vorderfahrzeug wahrnimmt, möchte es den Fahrstreifen wechseln.

Ego-Fahrzeug ermittelt, ob es den Fahrstreifen gefahrlos wechseln kann

Wenn ermittelt ist, dass das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifen wechseln möchte, wechselt es nicht, wenn der Fahrstreifenwechsel nicht gefahrlos möglich ist. Folgende Kriterien können den Fahrstreifenwechsel verhindern:

  • Der Abstand zum Folgefahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen ist zu gering:

Wenn das Folgefahrzeug (d,r) auf dem Nachbarfahrstreifen zu nahe ist, ist die Zeitlücke für den Fahrtreifenwechsel zu gering und das Ego-Fahrzeug führt diesen nicht durch, solange zutrifft:

  • Der Abstand zum Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen ist zu gering:

Wenn das Vorderfahrzeug (d,f) auf dem Nachbarfahrstreifen zu nahe ist, ist die Zeitlücke für den Fahrtreifenwechsel zu gering und das Ego-Fahrzeug führt diesen nicht durch, solange zutrifft:

  • Ego-Fahrzeug würde das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen erreichen, bevor es den Fahrstreifenwechsel beendet hat oder auf dem Zielfahrstreifen zu stark bremsen:

Dies entspricht der Wartebedingung (Wartebedingung: Ego-Fahrzeug würde das Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen erreichen, bevor es den Fahrstreifenwechsel beendet hat oder zu stark bremsen)

Ego-Fahrzeug bricht Fahrstreifenwechsel ab

In folgenden Situation bricht das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel ab:

  • Das Ego-Fahrzeug nimmt ein Folgefahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen wahr, das sich mit mehr als 160 km/h annähert. Das Ego-Fahrzeug verhält sich entsprechend der Bedingung, die wirkt, wenn es kein Folgefahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen innerhalb der Reichweite seines Sensors wahrnimmt, aber damit rechnen muss, dass sich ein Fahrzeug mit sehr hoher Geschwindigkeit annähert und in die Reichweite seines Sensors hineinfährt (Wartebedingung: Ego-Fahrzeug nimmt kein Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen innerhalb der Reichweite seines Sensors wahr).
  • Das Ego-Fahrzeug und ein anderes Fahrzeug möchten von verschiedenen Fahrstreifen auf den gleichen Fahrstreifen wechseln. Beispiel: Das Ego-Fahrzeug beginnt den Fahrstreifenwechsel auf einer Strecke mit mindestens drei Fahrstreifen, beispielsweise bei Rechtsverkehr auf dem äußersten rechten Fahrstreifen und möchte auf den mittleren Fahrstreifen wechseln. Ein anderes Fahrzeug möchte von einem anderen Fahrstreifen auf denselben Zielfahrstreifen wechseln, beispielsweise vom innersten linken Fahrstreifen.

Bedingungen für die Bewertung der beiden Situationen

Die Bedingungen hängen davon ab, wie weit der Fahrstreifenwechsel bereits fortgeschritten ist. Dafür wird die Position der Reifen des Ego-Fahrzeugs bestimmt. Folgende Positionen sind relevant:

Diese Bedingungen wirken nicht, wenn das Ego-Fahrzeug einen Fahrstreifen wechselt, den ein anderes Fahrstreifenwechselmodell ausgelöst hat.

Alle Reifen des Ego-Fahrzeugs befinden sich noch auf dem ursprünglichen Fahrstreifen

Wenn sich alle Reifen des Ego-Fahrzeugs auf dem ursprünglichen Fahrstreifen befinden, bricht das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel ab, falls eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

Ego-Fahrzeug und anderes Fahrzeug möchten von verschiedenen Fahrstreifen auf den gleichen Zielfahrstreifen wechseln
  • Das andere Fahrzeug wechselt bereits auf den Zielfahrstreifen des Ego-Fahrzeugs, beispielsweise vom innersten linken Fahrstreifen auf den mittleren Fahrstreifen, während das Ego-Fahrzeug vom äußersten rechten Fahrstreifen auf den mittleren Fahrstreifen wechseln möchte.
  • Das andere Fahrzeug ist mit mindestens einem Reifen auf dem Zielfahrstreifen des Ego-Fahrzeugs.
  • Vissim prüft, ob die Bedingungen für den Fahrstreifenwechsel des Ego-Fahrzeugs (Ego-Fahrzeug entscheidet über Fahrstreifenwechsel) auch dann erfüllt sind, wenn alle Vorderfahrzeuge und Folgefahrzeuge, die das Ego-Fahrzeug auf dem Fahrstreifen des anderen Fahrzeugs wahrnimmt, bereits auf dem Zielfahrstreifen des Ego-Fahrzeugs fahren würden.

Falls sich die Mitte des anderen Fahrzeugs bereits im Zielfahrstreifen befindet, prüft Vissim in jedem Zeitschritt, ob die Bedingungen für ein Fahrstreifenwechsel erfüllt sind.

Mindestens ein Reifen des Ego-Fahrzeugs befindet sich auf dem Nachbarfahrstreifen, dem Zielfahrstreifen

Falls sich ein oder mehr Reifen des Ego-Fahrzeugs auf dem Zielfahrstreifen befinden, prüft Vissim, ob das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel abbrechen möchte und anschließend, ob dies möglich ist:

Das Ego-Fahrzeug möchte den Fahrstreifenwechsel abbrechen, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:

  • Das Folgefahrzeug auf dem Zielfahrstreifen müsste aus einem der folgenden Gründen unzumutbar stark abbremsen:
  • wenn es stärker bremst als Grenzwert
  • wenn es stärker bremst als das Ego-Fahrzeug, weil dieses aufgrund seines Vorderfahrzeugs zurück auf den ursprünglichen Fahrstreifen wechseln muss
  • wenn es stärker bremst als das Ego-Fahrzeug, weil dieses aufgrund seines Folgefahrzeugs zurück auf den ursprünglichen Fahrstreifen wechseln muss

Dies bildet der folgende Term ab:

Dabei gilt:

hat den Standardwert

: Diese Beschleunigung schätzt das Ego-Fahrzeug für den Bremsvorgang, die dem Folgefahrzeug auf dem Zielfahrstreifen zugemutet werden würde:

. Falls undefiniert, möchte das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel nicht abbrechen.

Dabei ist:

: Aktuelle Beschleunigung des Ego-Fahrzeugs. Dabei nimmt Vissim an, dass das Ego-Fahrzeug während des Bremsvorgangs nicht zum Stillstand kommt.

: Diese Beschleunigung schätzt das Ego-Fahrzeug für den Bremsvorgang, die dem Folgefahrzeug auf dem ursprünglichen Fahrstreifen des Ego-Fahrzeugs zugemutet werden würde. Entfällt, falls undefiniert. möchte

: Verzögerung des Ego-Fahrzeugs (Wartebedingung: Ego-Fahrzeug müsste auf Zielfahrstreifen stärker bremsen als auf ursprünglichem Fahrstreifen). Entfällt, falls undefiniert.

  • Ego-Fahrzeug und anderes Fahrzeug möchten von verschiedenen Fahrstreifen auf den gleichen Fahrstreifen wechseln

Es gelten die gleichen Bedingungen, die in dieser Situation für das Abbrechen des Fahrstreifenwechsels des Ego-Fahrzeugs gelten (Ego-Fahrzeug und anderes Fahrzeug möchten von verschiedenen Fahrstreifen auf den gleichen Zielfahrstreifen wechseln). Das Ego-Fahrzeug und das andere Fahrzeug brechen den Fahrstreifenwechsel auf den gleichen Zielfahrstreifen ab, falls beide Fahrzeuge im gleichen Zeitschritt mit dem ersten Reifen den Zielfahrstreifen erreichen.

Sobald die Kriterien für das Abbrechen des Fahrstreifenwechsels erfüllt sind, bricht das Ego-Fahrzeug diesen ab, wenn auf seinem ursprünglichen Fahrstreifen der Abstand zum Vorderfahrzeug groß genug ist:

Dabei ist:

: der gesamte Sicherheitsabstand bei aktueller Geschwindigkeit (Ego-Fahrzeug möchte auf den Nachbarfahrstreifen wechseln, um langsamer zu fahren)

: Parameter mit Standardwert

Alle Reifen des Ego-Fahrzeugs befinden sich auf dem Nachbarfahrstreifen, dem Zielfahrstreifen

Sobald sich alle Reifen des Ego-Fahrzeugs auf dem Zielfahrstreifen befinden, ist der Fahrstreifenwechsel durchgeführt und wird nicht mehr abgebrochen. Während des Fahrstreifenwechsels konnte das Ego-Fahrzeug hinreichend lange wahrgenommen werden von Folgefahrzeugen auf dem Zielfahrstreifen sowie von Fahrzeugen, die sich auf anderen Fahrstreifen neben dem Ego-Fahrzeug befinden.

Interaktion mit anderen Fahrzeugen und Längsbewegung des Ego-Fahrzeugs

Das Ego-Fahrzeug interagiert mit anderen Fahrzeuge während des Fahrstreifenwechsels sowie während es einen Fahrstreifenwechsel abbricht. Diese Interaktion kann sich auf die Längsbewegung des Ego-Fahrzeug auswirken.

Interaktion des Ego-Fahrzeug während des Fahrstreifenwechsels

Im Zeitschritt, in dem das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel beginnt, regelt nicht mehr der ACC-Zeitlückenregler, wie das Ego-Fahrzeug auf das Vorderfahrzeug auf dem ursprünglichen Fahrstreifen reagiert (Zeitlückenregler gleicht Geschwindigkeitsdifferenz und Distanz aus). Stattdessen wird eine freie Beschleunigung auf die Wunschgeschwindigkeit berechnet. Dabei darf das Ego-Fahrzeug die Hinterkante des Vorderfahrzeugs frühestens erreichen, wenn es mit seiner lateralen Mitte auf dem Zielfahrstreifen ist. Dies verhindert eine Kollision.

Der ACC-Regler regelt jedoch gleichzeitig weiterhin die Längsbewegung des Ego-Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Vorderfahrzeuge auf dem Zielfahrstreifen, insbesondere des nächsten, benachbarten Fahrzeugs . Dabei wird nicht die Zeitlücke τ des ACC-Reglers verwendet, die dem Attribut ACC-Mindestzeitlücke entspricht. Stattdessen wird der Sicherheitsabstand berechnet mit:

Dabei ist:

: Zeitpunkt, zu dem das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel beginnt

: aktuelle Simulationszeit

: Zeitlücke zum Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen bei Beginn des Fahrstreifenwechsels:

: Dauer, wie lange das Ego-Fahrzeug dicht auf das Vorderfahrzeug heranfahren darf. Standardwert . Bei Beginn des Fahrstreifenwechsels kann eine kleinere Zeitlücke zum dem Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen akzeptiert werden:

wenn das Ego-Fahrzeug auf den Nachbarfahrstreifen wechselt, um schneller zu fahren (Wartebedingung: Abstand zum Folgefahrzeug auf Nachbarfahrstreifen zu gering)

wenn das Ego-Fahrzeug auf den Nachbarfahrstreifen wechselt, um langsamer zu fahren (Wartebedingung: Abstand zum Vorderfahrzeug auf Nachbarfahrstreifen zu gering)

Diese Zeitlücke wird anschließend kontinuierlich mit der Geschwindigkeit erhöht, bis der normale Wert wieder erreicht ist. Damit stellt das Ego-Fahrzeug kontinuierlich wieder seinen normalen Wunschsicherheitsabstand her.

Für die Beschleunigungen, die sich aus der Interaktion mit dem Vorderfahrzeug und dem Vorderfahrzeug auf dem Nachbarfahrstreifen ergeben, wird standardmäßig die geringere Beschleunigungen verwendet.

Interaktion des Ego-Fahrzeug während es den Fahrstreifenwechsel abbricht

Wenn das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel abbricht, wird nicht die Zeitlücke τ des ACC-Reglers verwendet, die dem Attribut ACC-Mindestzeitlücke entspricht. Stattdessen wird der Sicherheitsabstand berechnet mit:

Dabei ist:

: Zeitpunkt, zu dem das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel abbricht

: Zeitlücke zum Vorderfahrzeug auf dem ursprünglichen Fahrstreifen zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ego-Fahrzeug den Fahrstreifenwechsel abbricht.

Wie beim Übergang zwischen Zeitlückenregler und Zielbremsung behandelt der ACC-Regler alle Fahrzeuge so, als würde das Ego-Fahrzug diese neu wahrnehmen (Übergang zwischen Zeitlückenregler und Zielbremsung).