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Active Traffic Management Systems – Developing a Package of Measurements for the City of Füssen
(2021)
Intelligent Transportation Systems (ITS) and Active Transportation and Demand Management (ATDM) are new commanders in the world of transportation engineering. The combination of ATDM and ITS has created a concept called “Active Traffic Management (ATM)”. The world’s ATM is getting a higher point for major technological changes that have been bringing new ways in public and private transport managing, decision making, smart cities, traffic control, safety and environment.
The management, control, influence of travel demand and traffic flow in transportation facilities is referred to as ATM. Actions are taken in real time to improve system performance, such as preventing or delaying breakdown conditions, enhancing safety, encouraging sustainable travel modes or cutting emissions, using archived data and or/predictive methods.
In this Master's thesis, it has been exanimated the prominent different areas of Active Traffic Management in traffic engineering with a special focus on the sections of traffic management, signal control, and simulations with the program VISSIM. To discuss this issue, this paper begins with a brief introduction of the names and concepts of the current technologies in ATM, followed by an example. Important data and challenges for the study case of the city of Füssen in Germany will be presented in the text, subsequent to some results, conclusions and recommendations. In addition, the current and alternative scenarios with their respective level of service are researched according to German regulations. A simulation of different nodes has been modeled to observe the respective delays, level of services and emissions of the intersections selected in the city.
Keywords
Traffic Engineering, Intelligent Transportation Systems (ITS), Active Traffic Management (ATM), Level of Service (LOS) and Traffic Simulation.
In dieser Diplomarbeit wird ein neuartiger, hochfester Stahlwerkstoff L-40 der Firma Formetrix an eine Concept Laser M2 SLM Anlage appliziert. Zunächst werden die Grundlagen des Verfahrens und der mit dieser Technologie verbundene Stand der Technik erklärt.
Vorherige Forschungen zum SLM Werkstoff 1.2709 und damit verbundenen Prozessparametern bilden die Grundlage für eine Parametervariation. Für die anstehenden Untersuchungen wird sich an die VDI-Richtlinie 3405 gehalten und die daraus resultierende, teilweise iterative Schrittfolge erklärt.
Unter der Beachtung der System- und Prozessgrenzen werden Dichtewürfel gefertigt und anschließend mit dem archimedischen Verfahren sowie einer Bildanalyse metallografischer Schliffe untersucht. Durch die Betrachtung von Porosität, Porenanzahl, Porendichte und vorliegender maximaler Porengröße wird festgestellt, dass das Energieniveau beim Fertigungsprozess durch das Beheizen der Baufläche angehoben werden muss. Mit der anschließenden Fertigung neuer Dichtewürfel, welche die gleichen Parametersätze aus der Parametervariation besitzen und darauffolgender Untersuchungen, können zehn
der besten Parametersätze bezüglich Porosität ausgewählt werden. Diese zehn Parametersätze werden zur Fertigung von Proben in drei verschiedenen Baurichtungen verwendet.
Mit den gefertigten Proben werden Zugversuche, Härtemessungen, Kerbschlagbiegeversuche sowie Biegeversuche durchgeführt und der Einfluss der Prozessparameter sowie der Baurichtung ausgewertet. Festgestellt werden kann, dass zur Reduzierung von Porosität die Volumenenergiedichte ein guter Vergleichswert ist.
Dieser Vergleichswert beinhaltet die beiden variierten Prozessparameter Laserleistung und Laserscangeschwindigkeit. Außerdem wird der positive Einfluss niedrigerer Scangeschwindigkeiten unter 1000mm/s gezeigt und anhand der Porositätsmessungen sowie den mechanischen Eigenschaften bewiesen. Es wird ebenfalls gezeigt, dass die mechanischen Eigenschaften je nach Bauraumorientierung variieren und somit bei Möglichkeit, gezielter Einfluss auf diese genommen werden kann. Zuletzt wird darauf eingegangen, dass das Optimierungspotenzial des L-40 Werkstoff im Zustand nach dem Fertigen mit dem SLM Verfahren weitestgehend ausgeschöpft wurde. Drei Parametersätze, welche besonders gute Eigenschaften produzieren, werden abschließend verglichen.
Das Ziel dieser Diplomarbeit war es, in einem praktischen Vergleich zwischen elektrisch und mit Verbrennungsmotor angetriebenen Motorrollern und Motorrädern die Unterschiede in der auditiven Wahrnehmung durch Fußgänger zu erfassen und zu vergleichen.
Es hat sich gezeigt, dass die elektrisch angetriebenen Fahrzeuge um 70 bis 75 % später als ein herkömmlich angetriebenes Zweirad wahrgenommen werden.
Die vorliegende Diplomarbeit beinhaltet die funktionsfähige Entwicklung von Analyse- und Darstellungsmethoden zur automatisierten Auswertung von Fahrzeugmessdaten innerhalb einer spezifischen Auswertungssoftware.
Dies wird innerhalb der Arbeit am konkreten Fahrzeugdiagnosepaket zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern beschrieben. Hierbei werden zum Zweck der Methodenerstellung auch wichtige Anforderungen und Probleme innerhalb der Serienentwicklung von Ottomotoren thematisiert. Weiterhin werden die in dieser Arbeit entwickelten Auswertungsregeln neben weiteren Analysen innerhalb einer Testaus- wertung angewandt und deren Ergebnisse anschließend hinsichtlich Aussagekraft und Effizienz bewertet.
Im ersten Schritt werden verschiedene Anforderungsbereiche in der Serienentwicklung von Ottomotoren betrachtet. Hierbei erfolgt sowohl eine Untersuchung von technischen, als auch gesellschaftlichen Aspekten. Zudem werden auch Anforderungen thematisiert, die aus branchentypischen Vorgehensweisen zur Absicherung der Steuergerätefunktionen von Fahrzeugantriebssystemen in der seriennahen Entwicklungsphase hervorgehen.
Anschließend wird zu Beginn des zweiten Kapitels das generelle Funktionsprinzip zur Steuerung moderner Ottomotoren beschrieben. Dabei findet auch die Betrachtung wichtiger Schlüsselbegriffe der Motorsteuerung statt, die in späteren Kapiteln vermehrt angewandt werden.
Ein weiterer Schwerpunkt dieses Kapitels ist die Betrachtung der verbrennungsbe- einflussenden Steuerungspfade und deren wichtige Einflussgrößen. Hierzu wird explizit nach dem Luftpfad, dem Kraftstoffpfad und dem Zündungspfad unterschieden.
Auch der Einfluss des Verbrennungsgemischs auf die Abgaszusammensetzung wird thematisiert. Diese Grundlagen bilden zusammen mit der ebenfalls kurz beleuchteten Diagnosestrategie in PKWs die Basis für das abschließend in diesem Kapitel untersuchte Diagnosepaket zur Erkennung von Verbrennungsaussetzern. Dabei wird neben spezifischen gesetzlichen Anforderungen hinsichtlich der Detektion insbesondere das Funktionsprinzip eines herstellerspezifischen Verfahrens untersucht, auf dessen Basis im späteren Verlauf entsprechende Auswertungsmethoden entwickelt und bewertet werden.
Innerhalb vom dritten Kapitel findet im ersten Schritt eine Analyse der verfügbaren Auswertungssoftware statt. Aus den daraus analysierten Voraussetzungen werden anschließend Kriterien abgleitet, die zur Analyse von Fahrzeugmessdaten innerhalb der Software erfüllt sein müssen.
Weiterhin werden die Rahmenbedingungen für die zu erstellende Auswertungsbibliothek festgelegt. Abschließend findet in diesem Kapitel die Entwicklung und Implementierung der Auswertungsstruktur in der Projektdatenbank der Auswertungssoftware statt.
Kapitel 4 befasst sich umfangreich mit der praktischen Entwicklung von Analyse- und Darstellungsregeln für das in Kapitel 2 beschriebene und in Kapitel 3 festgelegte Arbeitspaket der Aussetzererkennung.
Auch Auswertungsmethoden zur Analyse von allgemeinen Randbedingungen, die zur Bewertung der Aussetzererkennung relevant sind, werden in diesem Kapitel thematisiert.
Im thematisch letzten Kapitel 5 findet eine Bewertung der entwickelten Analysemethoden statt. Hierzu wird eine Auswertung des gesamten Arbeitspaketes der Aussetzererkennung einschließlich weiterer zur Einschätzung notwendiger Analysen anhand einer repräsentativen Messdatengrundlage durchgeführt. Anschließend erfolgt auf der Grundlage der Auswertungsergebnisse eine individuelle Betrachtung der Arbeitspaketbestandteile. In einer zusätzlichen Versuchsreihe wird zudem auf der gleichen Messdatenbasis die zu erwartende Auswertungszeit des entwickelten Arbeitspaketes analysiert und bewertet.
Mithilfe der erzielten Erkenntnisse aus den Versuchen erfolgt im abschließenden Fazit eine kritische Einschätzung der entwickelten Auswertung.
Das Ziel dieser Arbeit wurde grundlegend erreicht, allerdings sind die entwickelten Auswertungsalgorithmen nur in Verbindung mit einer herstellerspezifischen Steuergerätesoftware ohne weitere Zuarbeit nutzbar.
Für die Verwendung in zukünftigen Projekten ist zudem damit zu rechnen, dass auf Grundlage der entwickelten Auswertungsbibliothek individuelle Anpassungen an das vorliegende Antriebskonzept erfolgen beziehungsweise weitere gänzlich neue Lösungsansätze zur Analyse der Messdaten entwickelt werden müssen. Die Vorge- hensweisen aus der vorliegenden Diplomarbeit und der erarbeitete Entwicklungsleitfaden zur Erstellung neuer Auswertungsregeln können dabei als Grundlage dienen. Weiterhin entstehen durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der verwendeten Software ständig neue Auswertungsmöglichkeiten, die gegebenenfalls aussagekräftigere und effizientere Analysemethoden ermöglichen als sie innerhalb dieser Arbeit entwickelt wurden.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer Technologieentwicklung zur Optimierung des Laserstrahlschweißen von Kupferwerkwerkstoffen.
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht aus der Ermittlung geeigneter Prozessparameter zur Sicherstellung eines stabilen Schweißprozesses und die daraus resultierenden Nahtgeometrien. Dafür wurde der Einfluss des Spotdurchmessers bzw. dessen Intensität mittels Variation des Faserdurchmessers des Lichtleitkabels und der Fokuslage sowie das Optimierungspotenzial der neuartigen „grünen“ Laserstrahlquelle mit einer Wellenlänge von 515 nm im Vergleich zu konventionellen Festkörperlaser mit einer Wellenlänge von 1030 nm und der Einfluss der Strahlformung mittels Oszillation des Laserstrahls auf das Schweißergebnis untersucht. Dabei wurden die Prozessparameter Laserleistung, Vorschubgeschwindigkeit, Spotgröße bzw. Intensität, Oszillationsfrequenz und -breite variiert.
Bei den Versuchen mit verschiedenen Wellenlängen des Bearbeitungslasers kam eine prototypische Bearbeitungsoptik des Fraunhofer Instituts zum Einsatz, welche auch einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 515 nm und einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1030 nm kombinieren kann.
Zur Bewertung der Ergebnisse wurde ein eigenes Bewertungssystem generiert, wobei einzelne Kriterien an der DIN EN ISO 13919 angelehnt sind.
Die in den praktischen Versuchen erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse führen zu einem optimierten Prozess und Prozesskenntnisse zur parameter- und applikationsabhängigen Beeinflussung der Nahtgeometrie. Zudem wurden Grundlagen für fortführende Untersuchungen geschaffen, speziell zum Einfluss des Abstandes der Foki auf das Schweißergebnis beim Laserstrahlschweißen mit kombinierten Laserstrahlen, die eine Wellenlänge von 1030 nm und 515 nm aufweisen.
Die Arbeit beinhaltet den Weiterentwicklungsprozess eines Prüfstandsgetriebes für NVH-Versuche. Zu Beginn erfolgt ein Überblick über am Markt bestehende Prüfstandsgetriebe und mögliche interferierende Patente sowie die nachfolgende Bewertung der Relevanz als Getriebelösung für den Prüfstand. Die Analyse eines bestehenden Prüfstandsgetriebes bildet anschließend die Grundlage für die Erstellung
verbesserter modularer Konzepte.
Der Hauptbestandteil dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung und Auslegung einer daraus gewählten Vorzugsvariante. Anschließend folgt die 3D-Konstruktion des Getriebes und der Aufbau eines Simulationsmodells mit nachfolgender Simulationsrechnung. Diese ermöglicht eine erste Betrachtung
auftretender Schwingungen innerhalb eines Prüfaufbaus sowie die Bewertung der Betriebssicherheit des Systems. Den Abschluss der Arbeit bildet der Ausblick auf noch offene Aufgaben und mögliche Verbesserungen für den weiteren Entwicklungsprozess sowie den Einsatz am Prüfstand.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses der Schaltstrategie auf die Abgasnachbehandlung unter dem Aspekt der Minimierung des Kraftstoffverbrauches.
Mit Anpassung der Schaltstrategie weg von dem effizientesten Betriebspunkt hin zum höchsttemperierten Betriebspunkt soll die Temperatur der Abgasnachbehandlung für den Verteilerverkehr gesteigert werden.
Alle aufgestellten Thesen werden mit einer Prüfstandsfahrt auf der Rolle 1 im MAN Truck & Bus Werk München belegt. Die vorgenommenen Änderungen werden messtechnisch erfasst und hinsichtlich eingetragener Wärme bzw. Kraftstoffverbrauch bewertet. Die Messergebnisse sollen Einflussgrößen, deren Abhängigkeiten und Tendenzen beleuchten und schließlich das theoretisch ermittelte Verbesserungspotenzial bekräftigen.
Die Auswertung ergibt, dass die temperaturorientierte Schaltstrategie die durchschnittliche Abgastemperatur in der Abgasnachbehandlung anhebt und der Zeitanteil, in dem der Motor im verbrauchsoptimalen Modus arbeitet, sich erhöht. Die 𝑁𝑂𝑥-Emissionen sind gesunken zulasten eines höheren AdBlue-Verbrauches.
Das Auslesen der elektronischen Fahrzeugdaten während der Hauptuntersuchung ist im Personenkraftwagen- und Lastkraftwagen-Bereich mittlerweile unabdingbar.
Im Kraftradbereich war dies bisher aufgrund fehlender einheitlicher Diagnosestecker und der nicht vorhandenen On-Board-Diagnose-II nicht möglich. Mit der Einführung der Euro 5-Norm bei Krafträdern wurden diese Probleme behoben.
Diese Arbeit untersucht die Diagnosemöglichkeiten, welche während der Hauptuntersuchung an Krafträdern mit Euro 5 möglich sind. Hierbei steht die Kompatibilität des Hauptuntersuchungs-Adapters an jedem Kraftrad und dessen Möglichkeiten zur Bedatung mit unterschiedlichen Diagnosetestern im Vordergrund. Durch eine Vielzahl an praktischen Versuchen an verschiedenen Herstellern soll geklärt werden, welche Informationen aus den Steuergeräten ausgelesen werden können.
Weiterhin sollen ausgewählte Fahrerassistenzsysteme, wie das Adaptive Cruise Control überprüft werden. Den Abschluss dieser Arbeit soll die Dokumentation der bereits jetzt schon umsetzbaren Prüffunktionen und des zukünftig technisch Möglichen bilden.
Innerhalb der vorliegenden Diplomarbeit wird ein Konzept zur Implementierung dynamischer Prüfumfänge in der Qualitätsabnahme geschaffen.
Dafür werden die für die Konzeptentwicklung relevanten Grundlagen erarbeitet. Dies beinhaltet neben dem allgemeinen Qualitätsverständnis auch eine Analyse der vorhandenen Sensoren zur späteren Datenauswertung.
Für diese wurden fabrikinterne Daten der Porsche Leipzig GmbH, welche belastbare Aussagen über die Fahrzeugqualität zulassen ausgewertet und mittels belegbarer Gewichtung miteinander kombiniert.
Das Ergebnis des datenfundierten Konzeptes präsentiert sich in Form einer Kennzahl, auf fabrikinterner Datenbasis, einem Prüffokus, resultierend aus erhöhter Mitarbeiterablenkung und einem zusätzlichen Prüfpunkt, welcher externe Daten zur Basis hat.
Das Konzept wird im Rahmen der Abschlussarbeit anschließend simuliert und entsprechend bewertet. Zudem werden die weiteren Schritte zur Adaption in den Serienprozess festgelegt.
Das seit den 1980er Jahren zum Einsatz kommende analoge Bake-Funk-System zur Priorisierung des ÖPNV in Dresden hat in Zeiten voranschreitender Digitalisierung und Technisierung des Verkehrssektors das Ende der Leistungsfähigkeit erreicht. Im Rahmen der internationalen Etablierung intelligenter Verkehrssysteme als Werkzeug des Verkehrsmanagements eröffnet sich gegenwärtig die Möglichkeit, die Vehicle-To-Everything-Communication als neuen Kommunikationsstandard bei der DVB einzusetzen.
Diese Arbeit zeigt, welche Kriterien durch den Verkehrsbetrieb an die technologische Umsetzungsvarianten gestellt werden und wie eine Umsetzung dieses Projektes ablaufen kann. Außerdem wird dargelegt, inwiefern das Unternehmen auf kurz-, mittel- und langfristige Sicht davon profitieren kann und welche weiteren Potentiale sich neben einer optimierten Anforderung an den Lichtsignalanlagen auch im Rahmen der Einbindung weiterer Verkehrsmittel ergeben.
Das Ziel der Diplomarbeit war die Erforschung, ob sich mit einer neuen Messmethode Reifenkräfte auf inhomogenem Untergrund (Schnee) aufzeichnen und anhand dessen die Reifen miteinander vergleichen lassen. Mit einem Testfahrzeug ausgestattet an hochwertigem Messequipment erfolgten durch drei unterschiedliche Reifentypen, Sommer, Winter und All Season die ersten Versuchsfahrten auf einem Schnee imitierten Untergrund (polierte Kacheln) auf dem Prüfgelände in Papenburg. Nach Analyse der aufgezeichneten Messwerte waren Differenzen zwischen den drei Reifentypen erkennbar. Die finalen Testfahrten auf dem Hankook eigenen Prüfgelände in Ivalo (Finnland) mit einer permanenten Schneeoberfläche sollten die Differenzen zwischen den Reifen bestätigen. Zu Beginn konnten keine feststellbaren Unterschiede von den verschiedenen Reifentypen aufgezeigt werden. Durch Literaturrecherche gelang es über einen neuen Berechnungsvorgang alle Reifen über deren Kraftübertragung zu unterscheiden. Für eine Plausibilitätsprüfung konnten die Daten zum Teil mit einer anderen Messmethode von Hankook verglichen werden. Es bedarf noch einer größeren Anzahl von Tests, um die neue Messmethode zu verifizieren. Dennoch konnte eine Empfehlung für eine neue Prüfmethode aufgrund konstanter Messwerte gegeben werden.
In der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit wird neben der Testung eines geeigneten Messgerätes zum mobilen Einsatz für Sachverständige ein neues Messverfahren entwickelt, welches den gesetzlichen Grundlagen entspricht, sich an den Prüfbedingungen der WDK-Leitlinie 107 orientiert und in einer vollständigen Begutachtung der Rad-Reifen-Kombination nach § 21 StVZO verwendet werden kann.
Der in diesem Rahmen getestete GPS-Chip bewies sich als geeignetes Messgerät mit der notwendigen Genauigkeit für das Messverfahren.
Durch verschiedene Einflussfaktoren auf die Geschwindigkeitsmessung wird zu Beginn ein Überblick zu den Rad-Reifen-Grundlagen, ergonomischen Ableseschwierig-keiten sowie den zur Verfügung stehenden Messgeräten geschaffen und auf die Funktionsweise hingewiesen.
Folgend werden sich mit der fahrzeuginternen Geschwindigkeitsmessung eines Fahrzeuges beschäftigt sowie die gesetzlichen Grundlagen für das spätere Messgerät hinsichtlich Genauigkeit, Eichung und Kalibrierung diskutiert.
Aufgrund weiterer Entwicklungen im Bereich der Geschwindigkeitsmesstechnik werden aktuelle GPS-Messverfahren diskutiert und in die Messung einbezogen.
Unter der Verwendung eines geeichten Correvit-Sensors und eines Rollenprüfstandes der WHZ konnten aussagekräftige Diagramme über die Genauigkeit der Messmethoden erstellt werden. Ergänzt werden diese durch Prüfprotokolle von externen Tachometerüberprüfungsunternehmen. Aus dem Vergleich geht ein deutlich sichtbarer Vorteil für dynamische Messungen auf der Straße mit GPS-Messgeräten gegenüber Rollenprüfstandmessungen hervor.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigen auf, dass der GPS-Chip für die Ermittlung der IST-Geschwindigkeit im Rahmen der Betriebserlaubnisbegutachtung nach derzeitigen gesetzlichen Vorschriften die exaktesten Ergebnisse mit der Angabe einer aktuellen Messungenauigkeit erzielt.
Durch eine logische Toleranzangabe im Protokoll werden verschieden starke Umwelteinflüsse auf das Messergebnis, welche bei der Benutzung dieses Messverfahrens entstehen, berücksichtigt.
Für die DEKRA Automobil GmbH Niederlassung Chemnitz entsteht ein neues Messverfahren, welches im Gesamtumfang mit notwendigem und teilweise selbst konstruierten Equipment für 1490 Euro vom Unternehmen Motorrad Unger inklusive ständiger Bereitschaft bei Problemen zu Verfügung steht.
In dieser Diplomarbeit wird ein System von Fahrradstraßen in der Stadt Chemnitz konzipiert.
Grundlage dafür bildet die Entwicklung einer methodischen Vorgehensweise, mit deren Hilfe im Chemnitzer Straßennetz Strecken ermittelt werden können, die dem Grunde nach als Fahrradstraße geeignet sind. Dies erfolgt auf Basis der in der Arbeit ausgewerteten und analysierten bestehenden gesetzlichen Regularien zur Anordnung bzw. Umsetzung von Fahrradstraßen und deren Entwurfskriterien.
Nach der methodischen Auswahl geeigneter Strecken wird ein Teil dieser Straßen anhand eines standardisierten Protokolls auf ihre praktische Eignung als Fahrradstraße in ihrem jetzigen straßenbaulichen und gestalterischen Zustand genauer geprüft.
Das Ergebnis der Arbeit zeigt, dass eine Vielzahl an Straßen in der Stadt Chemnitz als potenzielle Fahrradstraßen in Frage kommen. Für die detaillierter untersuchten Straßen hat sich ergeben, dass auf allen Strecken die Einrichtung von Fahrradstraßen – mit unterschiedlich hohem baulichen Anpassungsaufwand – möglich ist. Für zwei Straßen wurde ein Gestaltungsentwurf für die Einrichtung als Fahrradstraße angefertigt.
Infolge neuer alternativer Antriebskonzepte im Nutzfahrzeugsektor sollen im Rahmen dieser Diplomarbeit ein elektromechanisches und ein pneumatisches Aktuierungssystem für den Antriebsstrang eines rein elektrischen Nutzfahrzeuges entwickelt und anschließend zueinander verglichen werden.
Dazu wird zunächst der Stand der Technik von elektrischen Nutzfahrzeugen und Antriebseinheiten untersucht. Ebenfalls werden die als Schaltelemente verwendeten Klauenkupplungen unter Berücksichtigung funktionaler Anforderungen durch die Aktorik ausgelegt. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet die Konzeptentwicklung durch eine Simulation, Optimierung und konstruktive Umsetzung der Aktuierungssysteme für das Referenzgetriebe. Darauf aufbauend folgt ein technischer und wirtschaftlicher Vergleich der Gangsteller. Die technischen Bewertungskriterien, wie Package, Schaltdynamik und Energieaufnahme werden auf Basis der Simulations- und Konstruktionsdaten ermittelt. Zur wirtschaftlichen Bewertung wird eine Kostenanalyse der Aktoren durchgeführt.