Überprüfung der gesamten Fahrtdynamik

1.

EINLEITUNG

In dieser Anlage werden die Verfahren zur Überprüfung der gesamten Fahrtdynamik beschrieben, mit denen ermittelt wird, ob insgesamt bei der Fahrt innerorts, außerorts und auf Autobahnen die Dynamik zu groß oder zu gering ist.

2.

ZEICHEN

RPA

Relative positive Beschleunigung

Beschleunigungsauflösung a_res

Mindestbeschleunigung > 0 gemessen in m/s²

T4253H

Glätter für zusammengesetzte Daten

positive Beschleunigung a_pos

Beschleunigung [m/s²] von mehr als 0,1 m/s²

Index (i) bezieht sich auf den Zeitschritt Index (j) bezieht sich auf den Zeitschritt von Datensätzen zur positiven Beschleunigung Index (k) bezieht sich auf die Kategorie (t = insgesamt (total), u = innerorts (urban), r = außerorts (rural), m = Autobahn (motorway)

Δ—

Differenz

>—

größer als

≥—

größer gleich

%—

Prozent

<—

kleiner als

≤—

kleiner gleich

a—

Beschleunigung [m/s²]

a_i—

Beschleunigung im Zeitschritt i [m/s²]

a_pos—

positive Beschleunigung größer als 0,1 m/s² [m/s²]

a_pos,i,k—

positive Beschleunigung größer als 0,1 m/s² in Zeitschritt i unter Berücksichtigung der innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile [m/s²]

a_res—

Beschleunigungsauflösung [m/s²]

d_i—

im Zeitschritt i zurückgelegte Strecke [m]

d_i,k—

im Zeitschritt i zurückgelegte Strecke [m] unter Berücksichtigung der innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile

M_k—

Anteil der innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Stichproben mit einer positiven Beschleunigung größer als 0,1 m/s²

N_k—

Gesamtzahl der Stichproben für die innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile und für die gesamte Fahrt

RPA_k—

relative positive Beschleunigung für die innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile [m/s² oder kWs/(kg × km)]

t_k—

Dauer der Stichproben für die innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile und der gesamten Fahrt [s]

v—

Fahrzeuggeschwindigkeit [km/h]

v_i—

tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit im Zeitschritt i [km/h]

v_i,k—

tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit im Zeitschritt i unter Berücksichtigung der innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile [km/h]

(v · a)_i—

tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit pro Beschleunigung im Zeitschritt i [m²/s³ oder W/kg]

(v · a_pos)_j,k—

tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit pro positiver Beschleunigung größer als 0,1 m/s² im Zeitschritt j unter Berücksichtigung der innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile [m²/s³ oder W/kg]

(v · a_pos)_k_[95]—

95-Perzentil des Produkts der Fahrzeuggeschwindigkeit pro positiver Beschleunigung größer als 0,1 m/s² für innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrene Anteile [m²/s³ oder W/kg]

vk—

durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit für innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrene Anteile [km/h]

3.

FAHRTINDIKATOREN

3.1.

Berechnungen

3.1.1.

Vorverarbeitung der Daten

Dynamische Parameter wie Beschleunigung, v · a_pos oder RPA werden mittels eines Geschwindigkeitssignals mit einer Genauigkeit von 0,1 % über 3 km/h und einer Abtastfrequenz von 1 Hz ermittelt. Diese Genauigkeitsanforderung wird in der Regel durch (Dreh-)geschwindigkeitssignale des Rades erfüllt. Die Geschwindigkeitskurve ist auf fehlerhafte oder unplausible Abschnitte zu prüfen. Die Fahrzeuggeschwindigkeitskurve solcher Abschnitte ist durch Schritte, Sprünge, terrassenförmige Kurven oder fehlende Werte gekennzeichnet. Kurze fehlerhafte Abschnitte sind zu korrigieren, beispielsweise durch Interpolation von Daten oder Vergleich mit einem sekundären Geschwindigkeitssignal. Wahlweise können kurze Fahrten mit fehlerhaften Abschnitten von der anschließenden Datenanalyse ausgeschlossen werden. In einem zweiten Schritt werden die Werte der Beschleunigung in aufsteigender Reihenfolge geordnet, um die Beschleunigungsauflösung a_res = zu ermitteln (Mindestbeschleunigungswert > 0). Wenn a_res ≤ 0,01 m/s², ist die Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausreichend genau. Wenn 0,01 < a_res ≤ r_max m/s², dann Glättung durch Verwendung eines T4253-Hanning-Filters. Wenn a_res > r_max m/s², ist die Fahrt ungültig. Der T4253-Hanning-Filter nimmt die folgenden Berechnungen vor: Der Glätter beginnt mit einem gleitenden Median von 4, der um einen gleitenden Median von 2 herum zentriert ist. Danach werden die Werte durch die Verwendung eines gleitenden Medians von 5 und eines gleitenden Medians von 3 sowie eines Hanning-Filters erneut geglättet (gleitende gewichtete Durchschnittswerte). Die Rückstände werden berechnet, indem die geglättete Serie von der ursprünglichen Serie abgezogen wird. Das gesamte Verfahren wird dann mit den errechneten Rückständen wiederholt. Schließlich werden die geglätteten Rückstände errechnet, indem die bei der ersten Anwendung des Verfahrens erhaltenen geglätteten Werte abgezogen werden. Die korrekte Geschwindigkeitskurve dient als Ausgangspunkt für weitere Berechnungen und das Binning gemäß Absatz 3.1.2.

3.1.2.

Berechnung von Strecke, Beschleunigung und v · a

Die folgenden Berechnungen sind über die gesamte zeitbasierte Geschwindigkeitskurve (Auflösung von 1 Hz) von Sekunde 1 bis Sekunde t_t (letzte Sekunde) vorzunehmen. Die Vergrößerung der Strecke pro Datensatz ist wie folgt zu berechnen: d_i = v_i/3,6, i = 1 bis N_t Dabei gilt:

d_i ist die im Zeitschritt i zurückgelegte Strecke [m].

v_i ist die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit im Zeitschritt i [km/h].

N_t ist die Gesamtzahl der Stichproben.

Die Beschleunigung ist wie folgt zu berechnen: a_i = (v_{i + 1} – v_{i – 1})/(2 · 3,6), i = 1 bis N_t Dabei gilt: a_i ist die Beschleunigung im Zeitschritt i [m/s²] Für i = 1: v_{i – 1} = 0, für i = N_t: v_{i + 1} = 0. Das Produkt der Fahrzeuggeschwindigkeit pro Beschleunigung ist wie folgt zu berechnen: (v · a)_i = v_i · a_i/3,6, i = 1 bis N_t Dabei gilt: (v · a)_i ist das Produkt der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit pro Beschleunigung im Zeitschritt i [m²/s³ oder W/kg]

3.1.3.

Binning der Ergebnisse

Nach der Berechnung von a_i und (v · a)_i sind die Werte v_i, d_i, a_i und (v · a)_i in aufsteigender Reihenfolge der Fahrzeuggeschwindigkeit zu ordnen. Alle Datensätze mit v_i ≤ 60 km/h gehören zum Intervall „Geschwindigkeit innerorts” , alle Datensätze mit 60 km/h < v_i ≤ 90 km/h gehören zum Intervall „Geschwindigkeit außerorts” und alle Datensätze mit v_i > 90 km/h gehören zum Intervall „Geschwindigkeit auf der Autobahn” . Die Anzahl der Datensätze mit a_i > 0,1 m/s² muss in jedem Geschwindigkeitsintervall größer oder gleich 150 sein. Für jedes Geschwindigkeitsintervall muss die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit vk wie folgt berechnet werden: vkivi,kNk, i = 1 bis N_k,k = u,r,m Dabei gilt: N_k ist die Gesamtzahl der Stichproben für die innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile

3.1.4.

Berechnung von v · a_pos_[95] pro Geschwindigkeitsintervall

Das 95-Perzentil der Werte von v · a_pos ist wie folgt zu berechnen: Die Werte (v · a)_i,k innerhalb jedes Geschwindigkeitsintervalls sind für alle Datensätze mit a_i,k ≥ 0,1 m/s² in aufsteigender Reihenfolge zu ordnen und die Gesamtzahl dieser Stichproben M_k ist zu ermitteln. Dann werden die Perzentilwerte den Werten (v · a_pos)_j,k mit a_i,k ≥ 0,1 m/s² wie folgt zugeordnet: Der niedrigste Wert v · a_pos erhält das Perzentil 1/M_k, der zweitniedrigste das Perzentil 2/M_k, der drittniedrigste das Perzentil 3/M_k und der höchste das Perzentil M_k/M_k = 100 %. (v · a_pos)_k_[95] ist der Wert (v · a_pos)_j,k mit j/M_k = 95 %. Wenn j/M_k = 95 % nicht erreicht/eingehalten werden kann, ist (v · a_pos)_k_[95] durch lineare Interpolation zwischen den aufeinander folgenden Stichproben j und j + 1 bei j/M_k < 95 % und (j + 1)/M_k > 95 % zu berechnen. Die relative positive Beschleunigung für jedes Geschwindigkeitsintervall ist wie folgt zu berechnen: RPA_k = Σ_j(Δt · (v · a_pos)_j,k)/Σ_id_i,k, j = 1 bis M_k,i = 1 bis N_k,k = u,r,m Dabei gilt: RPA_k ist die relative positive Beschleunigung für die innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile [m/s² oder kWs/(kg*km)]

Δt

ist der Zeitunterschied gleich 1 Sekunde

M_k

ist die Anzahl der innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Stichproben mit positiver Beschleunigung

N_k

ist die Gesamtzahl der Stichproben für die innerorts, außerorts und auf Autobahnen gefahrenen Anteile

4.

ÜBERPRÜFUNG DER GÜLTIGKEIT EINER FAHRT

4.1.1.

Überprüfung von v*a_{pos_[95]} pro Geschwindigkeitsintervall (bei v in [km/h])

Wenn vk74,6 kmh undvaposk_950,136vk14,44 zutreffen, ist die Fahrt ungültig. Wenn vk74,6 kmh und vaposk_950,0742vk18,966 zutreffen, ist die Fahrt ungültig.

4.1.2.

Überprüfung der RPA pro Geschwindigkeitsintervall

Wenn vk94,05 kmh und RPAk0,0016vk0,1755 zutreffen, ist die Fahrt ungültig. Wenn vk94,05 kmh und RPA_k < 0,025 zutreffen, ist die Fahrt ungültig.