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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für den Straßenverkehr nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Moderne
Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit den Fahrer unterstützenden
Funktionen und Diensten ausgestattet. Die den Fahrer unterstützenden
Funktionen, wie zum Beispiel ABS, ESP, ACC und automatischer Notruf
erbringen dabei angeforderte Dienstleistungen mit einem jeweils
vordefinierten Ablauf. Die Dienste dagegen stellen auf Anforderung
eine Dienstleistung bereit, wobei in der Regel offen bleibt, wie
die Dienstleistung erbracht wird. So ist zum Beispiel beim Dienstangebot
Navigation völlig offen,
auf welchem Weg das Ziel erreicht wird, wenn die Dienstanforderung
gestellt ist, das Fahrzeug zu einem ausgewählten Zielort zu führen. Die
erwähnten
Funktionen und Dienste sind bisher überwiegend fahrerbezogen, da
sie den Fahrer des einzelnen Fahrzeugs bei der Beherrschung der
Fahrzeugdynamik, bei dem Herbeiholen von Hilfeleistungen und bei der
Zielfindung unterstützen.
Dienste dagegen, die den Fahrer aufgrund von Flottenbelangen unterstützen, sind
so gut wie unbekannt. Wenige Beispiele sind ARI, RDS-TMC und TEGARON,
mit denen im Wesentlichen Verkehrshinweise bereitgestellt werden.
Die für
die Realisierung der oben genannten Funktionen und Dienste notwendigen
technischen Einrichtungen sind in der Regel nur für die spezielle Funktion
oder den Dienst ausgelegt und daher nicht mehrfach benutzbar.
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Aus
DE 39 41 402 A1 ist
ein Verfahren zum Erkennen und Abwenden einer Kollisionsgefahr zwischen
einem im Verkehr sich vorausbewegenden Fahrzeug und einem sich nachbewegenden
Fahrzeug bekannt, bei dem jedes Fahrzeug dauernd mindestens ein
die Information über
seinen Bewegungszustand hinsichtlich Momentangeschwindigkeit und/oder
Momentanbeschleunigung aufweisendes Signal in den entgegengesetzt
zur jeweiligen Fahrtrichtung liegenden rückwärtigen Halbraum aussendet,
bei dem weiter das von jedem Fahrzeug beim Eintritt in den Sendebereich
des Fahrzeugs empfangene Signal einem im Hinblick auf das Vorliegen
einer Kollisionsgefahr ausgewerteten Vergleich mit dem Signal unterzogen
wird, und beim dem das Signal und/oder ein infolge des bewerteten
Vergleichs Kollisionsgefahr signalisierendes Vergleichssignal eine
den Fahrzeugführer
und/oder andere nachfolgende Verkehrsteilnehmerinformierende Signalisierungsvorrichtung
und/oder eine den Bewegungszustand des Fahrzeugs im Sinne einer
Kollisionsvermeidung ändernde
Fahrzeugvorrichtung beaufschlagt.
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Aus
DE 298 03 684 U1 ist
weiter ein Sicherheitssystem für
Kraftfahrzeuge im Straßenverkehr bekannt,
mit mindestens einem Fahrzeugsender in einem ersten Fahrzeug mit
einem Sendemittel zur Ausstrahlung zumindest eines bestimmten Sicherheitssignals,
mit einem Auslösungsmittel
zur Bestimmung, ob ein sicherheitsrelevantes Ereignis im Fahrzeug
vorliegt, wobei der Träger
des Signals, den das Sendemittel aussendet, eine elektromagnetische Welle
im nicht-sichtbaren Bereich darstellt, und mit zumindest einem Informationsempfänger in
einem zweiten Fahrzeug mit einem Empfangsteil zum Empfang von sicherheitsrelevanten
Informationen, die von einem Fahrzeugsender ausgesendet werden, und
zumindest einer Warneinrichtung im Fahrzeug, bei dem das Auslösungsmittel
zumindest mit den folgenden Systemen im Fahrzeug verbunden ist: Bremsdetektor,
Ein-/Ausschalter der Warnblinkanlage und dabei so eingerichtet ist,
dass es an das Sendemittel Informationen zumindest über den
Grund der Auslösung überträgt und wobei
das Sendemittel des Fahrzeugsenders diese Informationen mit aussendet,
und die Warneinrichtung zumindest zwei unterschiedliche Darstellungen
für verschiedene
Warn- oder Notsituationen aufweist.
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Nachteilig
bei diesen bekannten Verfahren und Sicherheitssystemen ist, dass
nur im rückwärtigen Halbraum
eines sendenden Fahrzeugs befindliche Fahrzeuge eine Information
erhalten und dass keine genauen Angaben über die aktuelle Position der
betroffenen Fahrzeuge zur Verfügung
stehen. Daher ist auch die Beurteilung einer Kollisionsgefahr mit
Unsicherheiten behaftet. Im Halbraum vor dem sendenden Fahrzeug
befindliche Fahrzeuge erhalten keine Informationen, selbst wenn
sie sich im Begegnungsverkehr der Unfallstelle nähern und in kurzer Zeit mit
einem unverhofften Risiko konfrontiert werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung geht dagegen von der Erkenntnis aus, dass
eine wirkungsvolle Vermeidung von gefährlichen Verkehrsituationen,
insbesondere auch von Massenkarambolagen, sowie Unfällen im
Begegnungs- und Kreuzungsverkehr, nur dann ermöglicht wird, wenn möglichst
alle Fahrzeuge, die sich in einem bestimmten Verkehrsraum befinden,
in ein Sicherheitskonzept einbezogen werden und wenn eine möglichst
genaue Position aller einbezogenen Fahrzeuge zur Verfügung gestellt
wird. Demgemäss
sieht die vorliegende Erfindung ein Sicherheitssystem für den Straßenverkehr
vor, dass nicht nur die sich hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug befindliche
Fahrzeuge einbezieht, sondern alle Fahrzeuge, die sich in einem
definierten Verkehrsraum befinden. Insbesondere werden auch genaue
Ortkoordinaten zur Verfügung
gestellt, die den teilnehmenden Fahrzeugen eine präzisere Risikobewertung
ermöglichen.
Für die
Teilnahme an einem derartigen Sicherheitssystem ist es erforderlich,
dass die Fahrzeuge mit einem Ortungs-, und einem Kommunikationssystem
ausgestattet sind, wobei diese Systeme auch noch mit weiteren bordgestützten Systemen verknüpft sein
müssen,
um von diesen Informationen über
interessierende Betriebskenngrößen des
Fahrzeugs zu erhalten, die für
dieses fahrzeugübergreifende
Sicherheitssystem von Bedeutung sind. Zweckmäßig verfügen die teilnehmenden Fahrzeuge über elektrisch
ansteuerbare Bremssysteme, um im Falle einer Gefahrensituation einen
schnellstmöglichen
Eingriff zu ermöglichen.
Falls alle beteiligten Fahrzeuge eine vergleichbare technische Ausstattung
haben, kann jedes Fahrzeug Informationsgeber und/oder Informationsempfänger sein.
Eine vergleichbare technische Ausstattung lässt sich durch Standards herbeiführen, die
entweder auf freiwilliger Basis eingeführt oder durch gesetzliche
Vorschriften erzwungen werden. Zweckmäßig sind alle Fahrzeuge mit
einer ungerichteten Funkverbindung ausgestattet, die eine Rundumkommunikation
im Nahfeldbereich ermöglicht.
Der Informationsaustausch zwischen den Fahrzeugen umfasst insbesondere
auch genaue Ortkoordinaten. Dies ermöglicht es allen das Sicherheitssystem
nutzenden Fahrzeugen die jeweils eigene Position in Bezug auf eine
Gefahrenstelle zu ermitteln, die von einem durch die Gefährdung betroffenen
Fahrzeug mitgeteilt worden ist. Beispielsweise wird allen anderen
Fahrzeugen im Umfeld eines plötzlich
stark verzögernden
Fahrzeugs dessen genaue Position mitgeteilt. Auf diese Weise wird
eine temporäre
lokale Flotte von Fahrzeugen gebildet. Alle diese Bremsinformation
empfangenden Fahrzeuge ermitteln ihre relative Position zu dem bremsenden
Fahrzeug. Abhängig
davon erfolgt dann, aufgrund der lokalen Auswertung in einem Fahrzeug
der lokalen temporären
Flotte, eine zur Risikoverminderung beitragende Entscheidung. Beispielsweise
werden keine Maßnahmen
eingeleitet, wenn sich das ein Warnsignal empfangendes Fahrzeug
vor oder neben dem bremsenden Fahrzeug befindet, weil keinerlei Gefahr
droht. Falls sich das empfangende Fahrzeug in hinreichendem Abstand
hinter dem sendenden Fahrzeug befindet, und mit Hilfe von ACC ein
zu dichtes Auffahren vermeidbar ist, erfolgt höchstens ein Warnhinweis. Befindet
sich ein empfangendes Fahrzeug dagegen in einem Risikobereich, etwa
in unmittelbarer Nachbarschaft des sendenden Fahrzeugs, kann ein
automatischer Bremseingriff erfolgen, um eine Kollision zu verhindern.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
Dabei zeigt 1 in einer
schematischen Darstellung eine Verkehrssituation auf einer mehrspurigen
Straße, 2 ein Blockdiagramm der fahrzeuggebundenen
Systemkomponenten des Sicherheitssystems.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt in einer schematischen
Darstellung eine Verkehrssituation auf einer mehrspurigen Straße. Die
mit Bezugsziffer 1 gekennzeichnete Straße umfasst zwei Fahrbahnen 1a, 1b,
auf denen eine Vielzahl von Fahrzeugen, teilweise im Begegnungsverkehr,
verkehren. Auf der rechten Fahrbahn 1a der Straße 1 verkehren
die Fahrzeuge 10, 11, 12, 13 in Nordrichtung.
Auf der linken Fahrbahn 1b der Straße 1 verkehren die
Fahrzeuge 14, 15, 16, 17 in
Südrichtung.
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Jedes
Fahrzeug, das zur Teilnahme an dem erfindungsgemäß ausgestalteten kollektiven
Sicherheitssystem befähigt
ist, muss über
eine Mindestausstattung verfügen. 2 zeigt ein Blockdiagramm der
fahrzeuggebundenen Systemkomponenten 20, 21, 22, 23 des
Sicherheitssystems. Mit Bezugsziffer 21 ist das System
Betriebskenngrößen bezeichnet, mit
dem Betriebskenngrößen des
einzelnen Fahrzeugs, wie insbesondere Bewegungsgrößen, erfasst und
aufbereitet werden. Zweckmäßig verfügt das System 21 dazu über Teilsysteme 21a, 21b, 21c,
mit geeigneten Sensoren, die beispielsweise Informationen über den
Zustand der Bremsen, den Lenkwinkel, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung,
und dergleichen an das System 21 liefern, das diese Informationen
an einen Rechner 20 weiterleitet. Weiterhin ist ein Navigationssystem 22 vorgesehen,
das zweckmäßig auch
mit dem System 21 verbunden ist, und das insbesondere dem
Rechner 20 Informationen über den Standort des Fahrzeugs
und seine Fahrtrichtung mitteilt. Der Rechner 20 wiederum
ist mit einem Kommunikationssystem 23 verbunden. Dieses
Kommunikationssystem umfasst mindestens eine Sende- und Empfangseinrichtung,
die mit einer Antenne 23a verbunden sind und über diese
Antenne 23a Hochfrequenzsignale senden und empfangen können. Vorzugsweise
handelt es sich hierbei um eine Sende- und Empfangsanlage geringer
Reichweite, die eine betriebssichere Kommunikation zwischen Fahrzeugen
bis zu einem Abstand von etwa 500 m bis 1 km ermöglicht. Besonders geeignete Systeme
arbeiten in einem Frequenzbereich um etwa 446 MHz (PMR-Bereich) mit einer
Sendeleistung der Sender, die unter etwa 1 W, vorzugsweise unter
etwa 500 mW liegt. In einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung
der Erfindung können,
bei schwierigen topographischen Verhältnissen, zusätzlich ortsfest
angeordnete Kommunikationsmittel vorgesehen sein, um einen zuverlässigen Informationsfluss
zwischen den einzelnen Fahrzeugen zu ermöglichen. Dies kann beispielsweise
bei Tunnelstrecken oder in gebirgigem Gelände notwendig sein.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des Sicherheitssystems beispielhaft
beschrieben. Es werde angenommen, dass, wie in 1 der Zeichnung dargestellt, das auf
der Fahrbahn 1a der Straße 1 dem Fahrzeug 10 folgende,
in Nordrichtung fahrende Fahrzeug 11 plötzlich bremsen muss. Diese
Situation wird von dem in dem Fahrzeug 11 angeordneten
System 21 (2)
erfasst. Ein entsprechendes Signal wird dem Rechner 20 zugeleitet,
ebenso eine von dem Navigationssystem 22 stammende Standortinformation.
Diese Informationen werden von dem Rechner 20 ausgewertet
und als Information dem Kommunikationssystem 23 zugeleitet,
das diese Information über
die Antenne 23a aussendet. Diese Information enthält insbesondere
Angaben über
den genauen Standort des Fahrzeugs 11, seine Bewegungsrichtung
und das eingeleitete Bremsmanöver. Die über die
Antenne 23a des Fahrzeugs 11 abgestrahlten Signale
werden über
entsprechende Empfangseinrichtungen von allen anderen Fahrzeugen 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17 empfangen,
die sich im Nahfeld und damit in Nachbarschaft des Fahrzeugs 11 fortbewegen.
Da über
die von dem Fahrzeug 11 ausgesandte Information auch der
genaue Standort des bremsenden Fahrzeugs 11 mitgeteilt
wird, kann jedes der genannten Fahrzeuge mit Hilfe seines eigenen
bordgestützten
Systems (2) feststellen,
ob es sich selbst in einer Risikolage befindet. Dies kann beispielsweise
für das
in 1 dargestellte Fahrzeug 12 zutreffen,
das dem warnenden Fahrzeug 11 auf der gleichen Fahrbahn 1a in
nur geringem Abstand folgt. Wenn das Sicherheitssystem erkennt, das
hierdurch ein großes
Gefährdungspotenzial
für das
dem Fahrzeug 11 folgende Fahrzeug 12 gegeben ist,
kann bei dem Fahrzeug 12 ein Bremseingriff erfolgen, der
wiederum dieses Fahrzeug auch stark abbremst. Dieser Bremseingriff
wird durch den Rechner 20 in Verbindung mit dem System 21 und
dessen Untersysteme 21a, 21b, 21c bewirkt,
die dem Fahrzeug 12 zugeordnet sind. Durch das reaktive
Bremsen des Fahrzeugs 12 entstehen neue Nachrichten, die über Funk
ausgestrahlt werden. Aus dem zeitlichen Versatz dieser später ausgesandten
Nachrichten, sowie der örtlichen
Nähe zu
der zuerst aktiven Signalquelle, dem Fahrzeug 11, sind
diese zeitlich später
ausgesandten Signale als Reaktionssignale erkennbar.
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Das
dem zunächst
bremsenden Fahrzeug 11 in größerem Abstand folgende Fahrzeug 13 ist
noch hinreichend weit von der Gefahrenstelle entfernt und kann mit
Hilfe des bordeigenen ACC-Systems (ACC = Automatic Cruise Control)
einen genügend
großen Sicherheitsabstand
einhalten oder komfortabel abgebremst werden. Bei dieser Situation
würde das
kollektive Sicherheitssystem zweckmäßig ein Warnsignal bewirken,
das den Fahrer des Fahrzeugs 13 auf die Gefahrensituation
aufmerksam macht. In besonders vorteilhafter Weise kann ein derartiges
Warnsignal auch zusätzliche
Informationen zur Umfahrung des Risikogebiets umfassen. Weiterhin
könnte
die dafür
erforderliche Umfahrroute, beispielsweise ein Spurwechsel zur Kollisionsvermeidung,
auch automatisch eingeleitet werden.
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Bei
den Fahrzeugen 10, 14, 15, 16, 17,
die das von dem Fahrzeug 11 ausgesandte Warnsignal ebenfalls
empfangen, werden keine Eingriffe oder Warnmaßnahmen vorbereitet, da diese
Fahrzeuge offensichtlich keinem Risiko ausgesetzt sind.
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- 1
- Straße
- 1a
- Fahrbahn
- 1b
- Fahrbahn
- 10
- Fahrzeug
- 11
- Fahrzeug
- 12
- Fahrzeug
- 13
- Fahrzeug
- 14
- Fahrzeug
- 15
- Fahrzeug
- 16
- Fahrzeug
- 17
- Fahrzeug
- 20
- Rechner
- 21
- System
Betriebskenngrößen
- 21a
- Untersystem
- 21b
- Untersystem
- 21c
- Untersystem
- 22
- Navigationssystem
- 23
- Kommunikationssystem
- 23a
- Antenne