EP0030021A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Fahrtauglichkeit des Fahrers eines spurungebundenen Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle der Fahrtauglichkeit des Fahrers eines spurungebundenen Fahrzeugs Download PDF

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EP0030021A2
EP0030021A2 EP80107461A EP80107461A EP0030021A2 EP 0030021 A2 EP0030021 A2 EP 0030021A2 EP 80107461 A EP80107461 A EP 80107461A EP 80107461 A EP80107461 A EP 80107461A EP 0030021 A2 EP0030021 A2 EP 0030021A2
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EP
European Patent Office
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circuit
input
output
driver
counter
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EP0030021A3 (en
EP0030021B1 (de
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György Dr. Balogh
Miklos Ir. Hajnal
Láslo Ir. Vajta
István Ir. Loványi
Láslo Ir. Czenki
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Elektromobil Elektro Es Jarmueipari Szovetkezet
Original Assignee
Elektromobil Elektro Es Jarmueipari Szovetkezet
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/06—Alarms for ensuring the safety of persons indicating a condition of sleep, e.g. anti-dozing alarms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K28/00—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions
    • B60K28/02—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver
    • B60K28/06—Safety devices for propulsion-unit control, specially adapted for, or arranged in, vehicles, e.g. preventing fuel supply or ignition in the event of potentially dangerous conditions responsive to conditions relating to the driver responsive to incapacity of driver

Definitions

  • the invention relates to a method for perceiving and controlling the decrease in activity and the level of wax in the driver of a vehicle provided with an independent energy source with an unbound train, in particular in monotonous situations.
  • the subject of the invention also forms a complex electronic safety device, which perceives the decrease in the activity of the driver while driving in vehicles with an independent energy source and at the same time controls, qualifies and registers the readiness for perception and decision, the movement coordination and the level of attention.
  • the device according to the invention is also suitable for being able to check the driver's condition, which is influenced by alcohol (or medication), before starting the vehicle, which also fulfills the task of protecting assets.
  • the method and the device according to the invention are primarily advantageous in vehicles that take part in road traffic, in particular in motor vehicles, the method and the device can be used with any other means of transport, work machines or with all "man-machines" that are in permanent operation. Systems are successfully used to control vigilance.
  • Such a device is e.g. in US-PS 3,611,344 (this PS corresponds to DE-PS 2 142 574).
  • This device emits a periodically repeating stimulus for the driver.
  • the driver is assigned the task of extinguishing the signal with a hand switch. If the extinguishing does not take place, the device switches off the ignition of the engine or the alarm flashing lights are switched on.
  • a serious disadvantage of this device is that rhythmic stimuli, by which the monotony is increased, are emitted, which stimuli can distract attention in city traffic in situations at risk of accidents.
  • a device used in railways has been manufactured for similar purposes; this is described in DE-PS 1 199 312. This device gives the call signals depending on the speed, i.e. in a much less predictable rhythm and, in conjunction with the so-called "dead man's switch", is also capable of sensing the decrease in muscle tone.
  • the device since the device has been developed for vehicles tied to the train, it cannot be used for road traffic due to its design and functional principle.
  • DE-PS 2 404 963 shows the tendency to further develop such devices.
  • one tries to compare the measured oscillation values with one another on the basis of the sample taken for each route. Such a comparison could only be regarded as objective on long stretches with path areas of unchanged quality.
  • the device described in DE-PS 2 042 853 continuously controls not only the change in the oscillation value but also the quality of the corrective movements. If at all possible, with the aid of these devices, all faster or slower changing moments (such as, for example, the inclination angle of the road surface, the quality of the tires, ice, snow, side wind, dead play of the steering wheel, the load on the car, etc.), Those who determine the quality of this fatigue phenomenon, while being able to take it into account at the same time, have the objection that the devices mentioned perceive only the final state of fatigue and not - there is not even the possibility of this; - the peculiar anomalies of the sleep preceding it Consider steering wheel manipulation.
  • the solution described in HU-PS 172 613 is closer to the vigilance control considered to be ergonomically optimal.
  • the main characteristic of the solution is that of the feelers of somewhere else and impulses which are switched on for other purposes and are activated immediately with a "real time" character, thereby eliminating the possibility of dividing attention.
  • This device already controls a more objective fatigue symptom, namely the extension of the reaction time, ie if no impulse arrives from the operating organs, the result being registered by means of a suitable auxiliary device.
  • the disadvantage of the aforementioned device is that the connection of the sensors is a very laborious assembly work or, if only the minimally required three points, namely the brake, the clutch, the steering wheel or the index are connected, the observation of the monotony level during such a long unit of time, during which the decrease in attention cannot be ruled out.
  • the problem with passenger cars which have elastic performance in the various speed levels.
  • a separate operating element is required to give the answer and that the extension of the reaction time is evaluated with the real biological value scale compared between quite wide limits.
  • the solution described in HU-PS 172 613 can - since this varies between narrow limit values, the time elapsed up to the signal and always the same Movement reaction claimed - by no means to be regarded as a suitable weapon against monotony. Moreover, since the solution only observes a single symptom of fatigue, the objectivity of the method can only be considered satisfactory when compared with the other instruments.
  • the method satisfying the above-described requirements and the device suitable for implementation are based on the fact that the activity level of the driver or its decrease should not be determined by the sensors connected to the individual operating elements, but by the observation and perception of those in the entire energy network - in of the energy industry - the electrical changes that have occurred, limited in time and in terms of amplitude, which must be determined with the aid of a single electrical connection.
  • the device accepts the impulse of the sensor circuit monitoring the stability of the energy network (e.g. braking, acceleration) during the duration of the vigilance check (Reaction) and postpones control until later.
  • the stability of the energy network e.g. braking, acceleration
  • the driver's readiness is checked in such a way that, after a time which cannot be determined in advance, one of the index control lamps (the right or left) on the instrument panel for e.g. is switched on for a maximum of 3 seconds. If such lamps are missing, one of the "command lamps" arranged on the front plate of the apparatus can be switched on. Simultaneously with the activation, a short "preparatory" horn signal can be given.
  • the direction to the right or to the left of the "command lamp” is unknown in advance, and the mode of operation differs from the usual one, so in such cases it lights up with a continuous light.
  • the task of the driver is to move the direction-indicating arm in a direction corresponding to the signal and immediately return to the central position when the "command" is perceived.
  • the duration of the electrical signals perceived between the activation of the direction indicator and the withdrawal of the same is determined, which represents a value which characterizes the coordination of the series of movements and the own reflex activity and which is particularly prolonged when the driver is in a drunk state; the direction of the reaction movement is perceived and agreement with the direction of the command is established.
  • the premature or excessive character of the movement is determined, namely whether the index arm has come to a standstill during the return movement or whether it has given a pulse to the line on the opposite side, moving over the middle.
  • the response voltage is delayed for a predetermined time, which is shorter than 0.5 sec, so that the indexing machine is now unable to switch.
  • the so-called heat-wire machines most frequently used today work with a delay corresponding to the period mentioned above. Under normal conditions, the movement of the return can be carried out with complete certainty in 0.5 sec.
  • the device evaluates the measurement results in complexes, i.e. weighed the individual data according to the value of the driving function and gave it to the driver e.g. known by a combination of light diodes of different colors, such as green, yellow, red, or by a digital display, for example from 1 to 99 (4th requirement).
  • a weighted evaluation can be achieved, for example, by taking into account the duration of the simple perception time or the reversal of the direction of movement required for withdrawal in a ratio of 1: 4 - compared to the normal biological values; a movement made in the wrong direction response is reported as a "repeatable measurement", the poorly coordinated, overflowing motion as a "weak” result.
  • the device reacts to such a lack of measurements with a new measurement attempt, which is continued until a complete control suitable for data evaluation takes place.
  • the duration of the next "perception of the activity level” is electronically programmed (5th demand), in a ratio inverse to the measured vigilance, e.g. in the range between 8 and 120 seconds, continuously varied.
  • the driver does not give an answer or does not perform a steering maneuver, ie a movement that consumes electrical current
  • the measuring mode ie the "repeated” Measurement "while continuing to sound the horn for a further two seconds keep right; if the answer is still missing, an immediate alarm is triggered.
  • the external emergency flashing lights of the vehicle are switched on immediately, the horn emits a discontinuous signal, but if necessary the engine ignition can also be switched off and the brake put into operation.
  • the alarm signal only stops when the vehicle is parked. Incidentally, the result obtained in the course of the repeated measurement is reported back with a proper evaluation of the error points.
  • the measurement results are registered in the device; e.g. in the manner described in HU-PS 172 613, by controlling the pulse generator of the Kienzlean tachographs (type TCO 15-5 and TCO 15-6), on a pie chart (7th requirement).
  • the device ensures the official usability of the measurement results after an accident or during a routine check in road traffic by turning off the ignition key or by switching the "display" of the last check in question after switching off the operating supply voltage used while driving
  • the handbrake is kept in operation by means of an independent supply voltage.
  • the power requirement ie the current consumption of this circuit, can be neglected;
  • the circuit automatically displays the digital or colored display of the measurement result last saved (8th request).
  • the device according to the invention is capable of preventing the use of the vehicle before starting for an unauthorized or alcoholic person (9th and 10th requirement).
  • the device according to the invention in the course of the measurements made on the go by the direction indicator switch of the driver If the incoming signals are regarded as a response to the warning signal, it is able to perceive and measure the sequence and duration of the tensions caused by the directional indication to the right or to the left and by the resetting, even in retirement.
  • This series of movements consists of switching on the direction indicator arm at least four times, but only in the coded order, i.e. "Play the code”.
  • the four changes in the left or right direction comprise 16 signal combinations, of which only one represents the "key" of a given vehicle.
  • the device calculates the elapsed time up to the fourth, that is to say the last signal. Should this period of time exceed a biologically acceptable minimum level, for example about 3.5 seconds, the fact of "unsuitability” is likely. In this case, the cycle with the "identification phase” is started until the suitable measured value arrives.
  • the device according to the invention immediately concludes that it is "unauthorized”; in the same way, it is considered unauthorized if the code is not played during the waiting period of the identification mode of operation or if a further consumer pulse arrives from the sensor calculated by commissioning, e.g. through the use of the self-starter.
  • the device When the unauthorized person is determined, the device automatically switches on the alarm mode already described - emergency flashing light, external horn, but also the ignition circuit can be finally interrupted.
  • the alarm signal can only be turned off by repeatedly pressing the hidden push button. Repeated use of the same only starts the monitoring phase.
  • the fact that the push button does not finally switch off the function mentioned ensures that a driver who is under the influence of alcohol cannot drive the vehicle even if he knows the location of the button. If someone does not press the hidden push button when parking the car, they must take the risk of stealing the car.
  • the device does not need a separate operating element in the vehicle, since the control is carried out using the direction indicator arm.
  • the invention thus relates to a method for perceiving and controlling the decrease in activity and the level of alertness of the driver of a vehicle provided with an independent energy source and with an unbound train, in particular in monotonous situations, in the course of which the activity of the driver in the energy industry Changes caused by the vehicle are observed and signals corresponding to the speed and magnitude of the changes are generated, the signals mentioned being used to suspend the generation of the signals intended for the driver until there are no changes in the energy industry at a corresponding level and during a predetermined level Duration a command signal is given to the driver.
  • the device suitable for carrying out the method according to the invention can be equipped with an independent energy source, with the usual circuit equipment, e.g. ignition switch, handbrake indicator lamp, a horn, lighting, direction indicator switch, and any electrical consumer required for starting up the vehicle Use the vehicle and is suitable for controlling driver fatigue, particularly in monotonous situations.
  • the control is found by monitoring the result of driver activity called changes in electrical consumption according to size and speed instead.
  • the device contains a circuit arrangement generating a warning signal for the driver with a response signal transmitter to be operated by the driver, command signal lamps and possibly a registration device. Furthermore, the device is provided with a circuit arrangement which controls the driver's suitability for steering (influence of alcohol or medication) and offers protection against unauthorized entry.
  • the device can be characterized in that a circuit monitoring the change in current is connected to the terminal of the energy source of the accumulator that is not connected to the ground, or that is connected to the terminal that is ungrounded and leads towards the consumer and flows through the consumer current.
  • whose selectable signal outputs are connected to the command-signaling units, for example the index control lamps or the command signal lamps, which in turn are connected to the circuits of the selector switch for delivering the driver's response.
  • one of the terminals of the accumulator AKKU forming the energy source is provided with a ground connection, while a line section 18 is connected to the other terminal.
  • the electricity flows through this to the various consumers.
  • the supply voltage supply of the vehicle and the corresponding terminals of the safety device according to the invention are connected via the ignition switch 1 and the hand brake switch 2.
  • the device itself consists of three parts, namely the signaling part, the control part and the display and operating part.
  • the solution shown here as an example contains a sensor control circuit 4, which senses the magnitude and speed of the current change, to which an activity level counter 3 is connected, while to the direction indicator switch 8 of the vehicle, with the intermediary of the delay circuit 9, a circuit 10 measuring the response time is connected, which is in a two-way connection with the activity level counter 3 mentioned.
  • the circuit 10 measuring the response time is followed by the alarm unit 13, the output of which is connected to an automatic blinker 14 of the vehicle.
  • the external emergency flashing lights 14 of the vehicle are also connected here.
  • the command signal lamps 5 and 6, the horn 7, the indicator 11 and the tachograph 12 are connected in the same way to the circuit 10 measuring the response time.
  • a monitoring counter 17 is also shown, which can be operated with a push button 16.
  • the counter essentially forms the circuit checking the condition of the driver and the reason for the circuit protecting against unauthorized entry.
  • the device used to control and perceive the decrease in the activity and vigilance level of the driver is put into operation, ie the activity level counter 3 begins to function.
  • the sensor circuit 4 senses the magnitude and speed of the current flowing through the line section 18 and accordingly sends pulses to the activity level counter 3.
  • the activity level counter 3 is always "zeroed” on the effect of the pulses coming from the sensor circuit 4 caused by the driver's activity ". However, if the pulse does not arrive, any command signal lamp - 5 or 6 - will light up after the pre-set time has elapsed. At the same time the horn 7 emits an acoustic signal.
  • the driver In response to the signal, the driver must make a decision and turn the direction indicator switch 8 in a direction corresponding to the command signal lamp which is just lighting up, and immediately return it to the central position without the outer direction indicators lighting up.
  • the role of the command signal lamps can be taken over by the direction indicator lamps if a separate control light is provided for each of the two directions.
  • the response arriving from the direction indicator switch 8 is evaluated with the interposition of the delay circuit 9 with the aid of the circuit 10 measuring the response time. On the basis of the evaluation, the corresponding signals arrive at the indicator 11 and the tachograph 12.
  • the activity level duration that is to be considered next is programmed into the activity level counter 3. Every pulse arriving during the measurement through the sensor circuit 4 causes a delay.
  • the voltage drop on the line section 18 supplies the input signal of the sensor circuit 4 which senses the current change.
  • the current of the consumers to be observed flows through the line section 18.
  • a low-pass filter and divider circuit 19 ensure the elimination of the effect of the high-frequency resulting from the ignition and other sources Noise.
  • the switching on and off of the consumers can be detected with the aid of a sample and hold circuit 21.
  • the voltage changes of different speeds or sizes can be distinguished well by a suitable choice of the clock pulse supplied by the electronic timer 42, that is to say the duration of the sampling.
  • the differential circuit 22 ensures, under the effect of the perceived voltage changes, the pulses required to actuate a monostable circuit 23.
  • the lower threshold value of the magnitude of the voltage change occurring during the sampling period can be set within this block, the monostable circuit 23 does not operate below this threshold value.
  • the adjustment options mentioned ensure the distinction between the consumers switched on and the activities of the driver based on the size and the speed of the voltage change.
  • the voltage reaching the input of the sensor circuit 4 contains the load-dependent on the internal resistor due to the switching on and off of the consumers stood the accumulator battery and on the intermediate line 18, which can be, for example, the existing cable between the accumulator and the ignition switch 1, voltage drop, so that it is suitable for the perception of all activities of the driver, which are associated with switching on the consumer .
  • the sensor circuit 4 perceives the rapid voltage change in the electrical network of the vehicle which arises as a result of a rapid change in the number of revolutions.
  • the state of the small consumers e.g. control lamps, oil level indicators
  • the magnitude of the voltage change is also justified because a change does not arise as a result of the driver's activity (e.g. the power consumption of the radio receiver).
  • the minimum magnitude of the perceived voltage can be adjusted by adjusting the amplification factor of the differential amplifier 20 and the comparative level of the comparator input of the monostable current circuit 23 are controlled, while the speed can be controlled by the choice of the sampling frequency, so that the sensor circuit 4 perceives faster changes at a higher frequency.
  • the line section 18 is expediently formed by the cable present between the rechargeable battery and the ignition switch 1, but at the same time the change in consumption due to the voltage fluctuation of the point without a ground connection on the rechargeable battery, generally the positive terminal, can be characterized with great certainty.
  • the low-pass filter and divider circuit 19 contains at the input a resistance divider with a division ratio of 1: 2, both a filter constructed from an operational amplifier with a breakpoint frequency of approximately 10 Hz, which also fulfills the task of the differential amplifier 20.
  • the low-pass filter and divider circuit 19 and the differential amplifier 20 advantageously form a unit.
  • a FET switch for example, is arranged at the input of the sample and hold circuit, the switching of which is carried out by a clock pulse of approximately 1 Hz.
  • a timer 42 provides the clock pulse.
  • the egg n transfer switch copies the output value of the differential amplifier 20 with a predetermined frequency to a capacitor stage, but he assures the high impedance separation.
  • the voltage of the capacitor is passed from an FET output stage to the differentiating circuit 22. In the simplest design, this is formed by an RC element, which generates a pulse from a voltage jump of a given size.
  • the input stage of the monostable circuit 23 is formed by a comparator circuit which does not feed those pulses which fall below the set value into the starting circuit of the monostable circuit 23 lets in.
  • the latter is a basic circuit with transistors or with integrated circuits which can be started in the same way with a positive and negative pulse.
  • the device In the phase of checking the vigilance level, the device awaits the driver's response signal on the direction indicator switch 8. In order to be able to rule out superfluous external direction signals, a delay current circuit 9 is switched on - as already mentioned - between the blinker 14 and the direction indicator switch 8. The delay circuit 9 allows the closing of any contact of the direction indicator switch 8 with a delay of max.
  • the frequency of checking the alertness level depends on the activity level of the driver.
  • the activity level counter 3 is used to control the frequency of the check: the said element can consist of a programmable counter 26 (FIG. 4) which is set in advance under the effect of the pulses arriving from the sensor circuit 4 to an initial value determined by the previous measurement result becomes.
  • the saturation only takes place if a pulse inducing the steering activity does not arrive during the duration characterizing the activity level.
  • the solution which places an upper limit on the time between the two measurements, appears to be even more useful; the limitation may e.g. be made so that after the arrival of a certain number of pulses from the sensor circuit 4, the counter is not set to the originally determined initial value, but only a short delay until the start of the measurement is permitted.
  • the measuring phase is started.
  • the phase begins with the brief sound of the horn 7 and the random lighting of one of the command signal lamps 5, 6.
  • the circuit 10 measuring the response time (Fig. 1) ensures the random character, e.g. in such a way that the pulses arriving from the sensor circuit 4 tip over the bistable circuit 28, the output of which selects the command signal lamp 5 or 6 to be illuminated (FIG. 3).
  • the part 10 a of the circuit 10 measuring the response time of FIG. 1 is shown in FIG. 3, the part 10 b in FIG. 5.
  • the clock pulse. the counter 29 and 30 used for time measurement, which is generated by the timer 42, is selected to be 1 kHz, which enables a resolution of 0.001 sec.
  • the arithmetic unit 34 shown in FIG. 5 determines the qualification on the basis of the contents of the counters 29 and 30 and on the basis of the values weighed under the conditions of the combination network 31 and the monostable circuit 32.
  • the storage element 35 which stores the value mentioned, is independent of the position of the ignition switch with regard to the power supply and enables the storage of the last measurement result.
  • Any display unit 11 can be used to display the measurement result; a digital display is expediently used.
  • a monostable circuit 36 with a variable time function, which is dependent on the measurement result and whose start is synchronized with the end of the measurement, can be used on the tachograph 12 to record the pulse, the size of which is proportional to the measurement result.
  • the tachograph 12 can also work with signals modulated in the pulse width.
  • the part 10 b of the circuit 10 measuring the response time which functions as an evaluating unit, switches on the alarm unit 13 when the counter 29 overflows (the answer has not arrived).
  • the monitoring counter 17 of FIG. 1 is assigned the task of perceiving the correctness of the combination played by the driver.
  • One possible way of implementing this is that the direction of the correct answer is determined by the output of a 4 to 1 (generally n to 1) multiplexer 37.
  • the actuation of the direction indicator switch 8 in any direction increments the counter circuit 38 addressing the multiplexer.
  • the inputs of the multiplexer 37 are switched to the logic level "0" or "1".
  • the desired sequences are set or programmed in this way (FIG. 6).
  • the counter 43 forms the input of the monitoring counter 17, to which a time function consisting of the monostable circuits 39 and 40 is connected.
  • the first monostable circuit 39 starts under the action of the second pulse arriving from the sensor circuit 4 after the monitoring has been switched on; after the expiry of the time specification - if the code combination has not been started - he switches to the alarm.
  • the beginning of the playing of the code combination actuates the second monostable circuit 40, which switches to alarm at the end of the time function or time constant via the flip-flop 44, if only the code has not been played in the meantime, as a result of which the setting of the flip-flop takes place.
  • the output following the alarm unit 13 is activated immediately - via the flip-flop 45 - in the event of an incorrect coding.
  • An alarm occurring under any condition activates the alarm unit 13 shown in FIG. 1, which switches on the emergency flashing lights 15 of the vehicle and the horn 7 via the automatic blinker 14.
  • the alarm unit 13 as a result of the lack of a response can only be deactivated by means of the hand brake switch 2 and in the monitoring state with the aid of the hidden push button 16.
  • the surveillance counter 17 repeatedly comes into an activated state in the case mentioned.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wahrnehmung und Kontrolle der Abnahme der Aktivität und des Wachsamkeitspegels des Fahrers eines mit einer selbständigen Energiequelle versehenen Fahrzeugs mit ungebundener Bahn, insbesondere in monotonen Situationen. Gegenstand der Erfindung ist eine komplexe elektronische Sicherheitsvorrichtung, die bei Fahrzeugen mit einer selbständigen Energiequelle die Abnahme der Aktivität des Fahrers während der Fahrt wahrnimmt und gleichzeitig die Bereitschaft zur Wahrnehmung und Entscheidung, die Bewegungskoordination sowie das Maß der Aufmerksamkeit kontrolliert, qualifiziert und registriert. Gemäß dem Verfahren werden die durch die Tätigkeit des Fahrers im Energiehaushalt des Fahrzeugs hervorgerufenen Änderungen beobachtet. Die daraus gebildeten Signale verzögern die Bildung von Signalen für den Fahrer, wobei beim Ausbleiben der Tätigkeit des Fahrers Signale, welche durch den Fahrer zu beantworten sind, gebildet werden. In der Vorrichtung wird die Änderung des Verbrauchsstromes beobachtet. Davon abhängig werden Signale für den Fahrer erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wahrnehmung und Kontrolle der Abnahme der Aktivität und des Wachsankeimtspegels des Fahrers eines mit einer selbständigen Energiequelle versehenen Fahrzeuges mit ungebundener Bahn, insbesondere in monotonen Situationen.
  • Ebenfalls bildet den Gegenstand der Erfindung eine komplexe elektronische Sicherheitsvorrichtung, die bei Fahrzeugen mit einer selbständigen Energiequelle die Abnahme der Aktivität des Fahrers während der Fahrt wahrnimmt und gleichzeitig die Bereitschaft zur Wahrnahme und Entscheidung, die Bewegungskoordination sowie das Maß der Aufmerksamkeit kontrolliert, qualifiziert und registriert. Unter Anwendung einer geeigneten Ergänzung der Schaltungsanordnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dazu geeignet, vor der Inbetriebnahme des Fahrzeugs den von Alkohol (oder von Medikamenten) beeinflußten Zustand des Fahrers konstrollieren zu können, wodurch auch die Aufgabe des Vermögensschutzes erfüllt wird.
  • Obzwar das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung in erster Linie bei Fahrzeugen, die am Straßenverkehr teilnehmen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen vorteilhaft sind, können das Verfahren und die Vorrichtung bei jedwelchen sonstigen Verkehrsmitteln, Arbeitsmaschinen bzw. bei allen sich dauerhaft in Betrieb befindlichen "Mensch-Maschine"-Systemen erfolgreich zur Kontrolle der Wachsamkeit eingesetzt werden.
  • Es ist eine wohlbekannte Tatsache, daß die Zahl der aus der Unaufmerksamkeit, Müdigkeit oder aus dem eventuellen Einschlafen der Fahrer resultierenden Unfälle die Zahl der aus technischen Fehlern stammenden Unfälle übertrifft. Nach den diesbezüglichen Statistiken können etwa 70 % der insgesamt vorkommenden Unfälle auf den erwähnten Grund zurückgeführt werden. In den Vereinigten Staaten von Amerika stellen etwa 20 % der im Straßenverkehr vorkommenden Unfälle einen sogenannten "single-car"-Fall dar, in dessen Herbeiführung außer dem Fahrzeug, dem der Unfall zugestoßen ist, kein anderes Fahrzeug eine Rolle gespielt hatte. Infolge der immer zunehmenden Zahl der Fahrzeuge, des erhöhten Volumens des auf den Verkehrsstraßen abgewickelten Transports und der in aller Welt eingeführten Geschwindigkeitsbeschränkung muß unbedingt mit der Zunahme von Unfällen des erwähnten Charakters gerechnet werden. Es besteht daher lange der Wunsch, unter Zuhilfenahme irgendeines die Wachsamkeit" kontrollierenden Instrumentes die Wachsamkeit des Fahrers sicherzustellen bzw. bei der Abnahme derselben dem drohenden Unfall vorzubeugen.
  • Es sind technische Lösungen mit ähnlicher Zielsetzung bekannt, bei denen durch die dem Starten vorangehend gestellten rechnerischen oder Geschicklichkeitsaufgaben zu verhindern bestrebt wird, daß ein unter alkoholischem oder medikamentösem Einfluß stehender oder übermäßig ermüdeter Mensch die Fahrt beginnen kann. Es ist jedoch offensicht- lich, daß diese Instrumente zur Kontrolle der unterwegs auftretenden Müdigkeit ungeeignet sind.
  • Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, die während der Fahrt den Ermüdungsprozess durch die Kontrolle der Hirnwellen, der Augenbewegungen oder des Muskeltons beobachten. Diese Methoden beanspruchen jedoch das Tragen unangenehmer Kontakte auf dem Körper, so konnten sich diese Methoden nicht verbreiten.
  • Einige Vorrichtungen bestreben die Monotonie durch die Erzeugung von wachrüttelnden Reizen zu vermindern. Eine derartige Vorrichtung ist z.B. in der US-PS 3 611 344 beschrieben (dieser PS entspricht die DE-PS 2 142 574). Diese Vorrichtung gibt einen sich periodisch wiederholenden Reiz für den Fahrer ab. Dem Fahrer wird die Aufgabe zugeteilt, das Signal mit einem Handschalter auszulöschen. Findet das Auslöschen nicht statt, stellt die Vorrichtung die Zündung des Motors ab oder es werden die Alarmblinklichter eingeschaltet. Ein ernster Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß rhytmische Reize, durch welche die Monotonie erhöht wird, abgegeben werden, wobei diese Reize im Stadtverkehr in unfallgefährdeten Situationen die Aufmerksamkeit ablenken können.
  • Eine bei Eisenbahnen zur Verwendung kommende Vorrichtung wurde zu ähnlichen Zwecken hergestellt; diese ist in der DE-PS 1 199 312 beschrieben. Diese Vorrichtung gibt die Anrufsignale in der Abhängigkeit der Geschwindigkeit, d.h. in einem im voraus viel weniger berechenbaren Rhytmus ab und ist in Verbindung mit dem sogenannten bekannten "Totmannschalter" auch zur Wahrnahme der Abnahme des Muskeltons fähig. Da aber die Vorrichtung für die an die Bahn gebundenen Fahrzeuge entwickelt worden ist, kann diese infolge ihrer Gestaltung und ihres Funktionsprinzips keineswegs für den Straßenverkehr verwendet werden.
  • Die die Produktion der wachrüttelnden Signalisierungen erzielenden Erfindungen sind damit an der Grenze der Möglichkeiten angekommen. Weitere Versuche wurden aufgrund der Beobachtung der Manipulation des Lenkrades (der Oszillation) durchgeführt. Bei diesen Lösungen stellte jedoch die individuelle Variation "des Lenkungsstils" ein fast unlösbares Problem dar. Des weiteren konnte es binnen kurzem bewiesen werden, daß dieser Wert dermaßen von den Wegverhältnissen, der Witterung und den technischen Gegebenheiten des Fahrzeugs abhängt, daß es beinahe unsinnig scheint, die Oszillation einfach zu zählen (als solche sollen die US-PS 3 322 639 und 3 106 987 erwähnt werden).
  • Die DE-PS 2 404 963 stellt die Tendenz der Weiterentwicklung derartiger Vorrichtungen dar. Im Sinne der hier beschriebenen Lösung probiert man aufgrund der je Fahrstrecke entnommenen Probe die gemessenen Oszillationswerte miteinander zu vergleichen. Ein derartiger Vergleich könnte nur auf langen Strecken bei Wegflächen mit unveränderter Qualität als objektiv betrachtet werden.
  • Die in der DE-PS 2 042 853 beschriebene Vorrichtung kontrolliert kontinuierlich neben der Änderung des Oszillationswertes auch die Qualität der korrigierenden Bewegungen. Wenn überhaupt die Möglichkeit bestehen würde, unter Zuhilfenahme dieser Vorrichtungen alle sich schneller oder langsamer ändernden Momente (wie z.B, den Neigungswinkel der Wegoberfläche, die Qualität der Bereifung, Eis, Schnee, Seitenwind, Totspiel des Lenkrads, die Belastung des Wagens usw.), die diese Ermüdungserscheinung in ihrer Qualität bestimmen, gleichzeitig in Betracht nehmen zu können, besteht der Einwand, daß die erwähnten Vorrichtungen nur den Endzustand der Ermüdung wahrnehmen und nicht - es besteht auch nicht einmal die Möglichkeit dazu;- die eigenartigen, dem Einschlafen vorangehenden Anomalien der Lenkradmanipulation in Betracht ziehen.
  • Die in der US-PS 4 005 398 beschriebene Vorrichtung strebt danach, die sich aus der Mangelhaftigkeit der Methode ergebenden, eine Unfallgefahr darstellenden überflüssigen Alarme bzw. daraus resultierenden Unfallchancen zu reduzieren. Diese Lösung stellt eigentlich die Kombination der einzelnen Charakteristiken der in den US-PS 4 031 527 und 3 22 639 beschriebenen Vorrichtungen dar. Das Grundprinzip liegt darin, daß die Lenkungsmanöver in der Abhängigkeit der Geschwindigkeit gezählt und die Oszillationsschwankungen des Lenkrads beobachtet werden. Sollte einer der Werte den Schwellwert unterschreiten, wird ein anmahnender akustischer Reiz abgegeben. Die Wachrüttelung erzielende Anmahnung wird dann automatisch abgestellt.
  • Zuletzt - wegen der originellen Lösung - soll eine besondere Aufmerksamkeit der in der US-PS 3 922 665 beschriebenen Vorrichtung geschenkt werden. Diese Vorrichtung nimmt die Erhöhung der Hörschwelle wahr, sie gibt einen immer stärker werdenden Schallreiz dem Fahrer ab, der den Reiz im Augenblick der Wahrnahme auszulöschen verpflichtet ist. Die Zufälligkeit in der Häufigkeit der Reize wird dadurch erreicht, daß diese von der Zeitdauer zwischen dem Anfang des erregten Signals und dem Auslöschen abhängig gemacht wird. Bei der Ermüdung ändert sich jedoch die Hörschwelle in den meisten Schwingungsbereichen eben umgekehrt, d.h. sie nimmt nicht zu, sondern nimmt ab. Dabei wird der Schwellwert von so vielen Faktoren beeinflußt, nicht nur von dem Hintergrundgeräusch, das bei der Erfindung in Betracht genommen wird, daß auch hier die im Zusammenhang mit der Oszillation des Lenkrades genannten Gründe akzeptiert werden können.
  • Der gemeinsame Nachteil der beschriebenen Vorrichtungen liegt daher darin, daß diese nicht ein objektives Ermüdungssymptom wahrnehmen und die erzeugten, die Wachrüttelung erzielenden Reize in einer unfallgefährlichen Situation eine Störwirkung auf den Fahrer ausüben können. Überdies sind die vorgeschlagenen Apparate zu kompliziert und können universell keineswegs verwendet werden.
  • Die in der HU-PS 172 613 geschilderte Lösung nähert sich schon besser der als ergonomisch optimal betrachteten Wachsamkeitskontrolle an. Die wichtigste Charakteristik der Lösung liegt darin, daß die von den Fühlern der woanders und zu sonstigen Zwecken eingeschalteten Fahrzeugbedienungsorgane kommenden Impulse mit einem "real time"-Charakter sofort in Funktion genommen werden, wodurch die Möglichkeit der Aufmerksamkeitsteilung ausgeschlossen wird. Diese Vorrichtung kontrolliert schon ein objektiveres Ermüdungssymptom, nämlich die Verlängerung der Reaktionszeit, d.h. wenn kein Impuls von den Bedienungsorganen eintrifft, wobei das Ergebnis mittels einer geeigneten Hilfseinrichtung registriert wird.
  • Der Nachteil der vorher erwähnten Vorrichtung liegt jedoch darin, daß der Anschluß der Fühler eine recht arbeitsaufwendige Montagearbeit darstellt bzw. wenn nur die minimal erforderlichen drei Punkte, nämlich die Bremse, die Kupplung, das Lenkrad oder der Index angeschlossen werden, die Beobachtung des Monotoniepegels während einer so langen Zeiteinheit vor sich gehen müßte, während der die Abnahme der Aufmerksamkeit schon nicht ausgeschlossen werden kann. Insbesondere besteht das Problem bei Personenkraftwagen, die in den verschiedenen Geschwindigkeitsstufen eine elastische Leistung aufweisen. Es kann noch als ein weiterer Einwand erwähnt werden, daß ein separates Bedienungsorgan zur Abgabe der Antwort erforderlich ist und die Verlängerung der Reaktionszeit mit der reellen biologischen Wertskala verglichen zwischen recht weiten Grenzen ausgewertet wird. Der wichtigste Grund für die Entwicklung einer geeigneten Methode zur Lösung der gestellten Aufgabe liegt darin, daß im Sinne des zeitgemäßen Monotonieprinzips der primäre Grund der Ermüdung und der Abgestumpftheit neben dem Mangel an Reizen auf den "prophezeibaren Charakter" zurückgeführt werden kann, unabhängig von deren sich zwischen weiten Grenzen bewegendem Rhytmus, aber in der Abhängigkeit der Erscheinung, ob immer gleiche, d.h. automatische Reflexaktivitäten ausgelöst werden.
  • Demnach kann die in der HU-PS 172 613 beschriebene Lösung - da diese zwischen engen Grenzwerten die bis zu dem Aufsignal abgelaufene Zeit variiert und immer die gleiche Bewegungsreaktion beansprucht - keineswegs als eine geeignete Waffe gegen die Monotonie betrachtet werden. Überdies, da die Lösung bloß ein einziges Ermüdungssymptom beobachtet, kann die Objektivität der Methode nur mit den sonstigen Instrumenten verglichen als befriedigend betrachtet werden.
  • Die vorher erwähnten Gründe gaben Anlaß dazu, das Problem der Kontrolle der Ermüdung der Fahrer während der Fahrt von einer anderen Seite anzugehen.
  • Beinahe alle Akte des Autofahrens können im wesentlichen auf drei biologische Phasen aufgeteilt werden: die Wahrnehmung, die Entscheidung und die Handlung.
  • Um diese äußerst komplizierte biologische Funktion während des Autofahrens aus mehreren Standpunkten "meßbar" zu machen bzw. im Ganzen eine objektive Qualifizierung erreichen zu können, haben wir unserem Verfahren und der Einrichtung die folgenden Aufgaben zugeteilt:
    • 1. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung geeignete zu konstruierende Vorrichtung darf die Tätigkeit des Fahrers während der Fahrt keineswegs stören, d.h. die Funktion soll nur in solchen Verkehrssituationen stattfinden, wenn die Zahl der eine Tätigkeit auslösenden Reize und der Aktivitätspegel des Fahrers sowieso niedrig sind.
    • 2. In einer unerwarteten unfallgefährdeten Situation darf das Signal des Instruments die Aufmerksamkeit des Fahrers nicht ablenken.
    • 3. In einer monotonen Situation soll der Apparat den aktuellen Zustand derart kontrollieren, daß in zufallsartigen Zeitintervallen ein unvoraussehbares Aufforderungssignal abgegeben wird, bei dessen Wahrnehmung der Fahrer
      • - erstens den Inhalt der Signalisierung deuten muß,
      • - darauffolgend ist eine Entscheidung über die nötige Antwort zu treffen,
      • - und die Durchführung soll mit einer gebührend raschen Bewegungsserie stattfinden, die eine Zerlegung in Elemente mit Hilfe eines Instruments zuläßt.
        Aus den derart gemessenen Daten müssen die folgenden auf elektrischem Wege sofort bestimmt werden können:
        • - a) die Zuverlässigkeit der Wahrnehmung,
        • b) die Richtigkeit der Entscheidung,
        • c) die Schnelligkeit der Reaktion,
        • d) die Koordination der Bewegungen und
        • e) der Zustand der eine feinere Koordination sicherstellenden "Eigenreflexe".
    • 4. Das Ergebnis der Kontrollen muß in jedem einzelnen Fall eindeutig "rückgemeldet" werden, daß der Fahrer imstande ist, sich seiner eigenen Bereitschaft anzupassen und in Kenntnis des Bereitschaftszustandes die Fahrgeschwindigkeit wählen oder anhalten zu können.
    • 5. Die Häufigkeit der Kontrollen soll sich dem nachlassenden oder steigenden Wachsamkeitspegel des Operators anpassen.
    • 6. Wird eine kritische Ermüdung wahrgenommen, soll die Vorrichtung solche Alarmsignale erzeugen, die die in der Umgebung des Fahrzeugs Verkehrenden auf die Gefahr aufmerksam machen oder zum Abstellen des Fahrzeuges geeignet sind.
    • 7. Um ein unvernünftiges Risiko seitens des Fahrers ausschließen zu können, soll die Möglichkeit bestehen, die Meßergebnisse mit einer geeigneten Hilfseinrichtung registrieren zu können.
    • 8. Fehlt eine derartige Hilfseinrichtung, soll die Vorrichtung wenigstens zur Speicherung der Daten der letzten Kontrolle geeignet sein, z.B. zur Information der .Kontrollorgane des Straßenverkehrs.
    • 9. Auf Wunsch soll es möglich sein, durch die entsprechende Gestaltung der Vorrichtung die Teilnahme einer zur Führung von vornherein ungeeigneten Person am Verkehr zu verhindern und zwar so, daß das Anlassen des Fahrzeugs erst nach der genauen und raschen Durchführung einer ausschließlich bei einem geeigneten Bereitschaftszustand durchführbaren Bewegungsaufgabe möglich ist.
    • 10. Die Vorrichtung soll den Vermögensschutz ermöglichen, d.h. sie soll beim unbefugten Aufmachen der Tür oder des Packraumes des geparkten Fahrzeugs alarmieren. Das Einschalten des Motors ohne Alarm soll nur der die spezielle elektrische Signalserie kennenden Person möglich sein.
    • 11. In einer monotonen Situation soll die Vorrichtung möglichst von Anfang an und kontinuierlich das Maß der "Konzentrationsfähigkeit" des Fahrers wahrnehmen.
    • 12. Die Vorrichtung soll für Personen- und Lastkraftwagen bzw. für Arbeitsmaschinen gleicherweise und universell, unabhängig von der Betriebsweise, geeignet sein und soll die Zahl der Bedienungsorgane des Fahrzeugs nicht erhöhen.
    • 13. Die Montage soll einfach und auch für Laien durchführbar sein. Die Produktionskosten sollen die schnelle Verbreitung in Serie ermöglichen.
  • Das die oben beschriebenen Forderungen befriedigende Verfahren und die zur Durchführung geeignete Vorrichtung beruhen darauf, daß der Aktivitätspegel des Fahrers bzw. dessen Abnahme nicht durch die den einzelnen Bedienungsorganen angeschlossenen Fühler bestimmt werden sollen, sondern durch die Beobachtung und Wahrnehmung der in dem gesamten Energienetz - in der Energiewirtschaft - des Fahrzeugs entstandenen, zeitlich und in der Hinsicht der Amplituden abgegrenzten, elektrischen Änderungen, was unter Zuhilfenahme eines einzigen elektrischen Anschlusses festgestellt werden muß.
  • Auf diese Weise können fast alle Bewegungen des Fahrers beobachtet werden. So werden z.B. bei einem Kraftfahrzeug alle Tätigkeiten, beginnend von dem Einschalten des Radioapparates oder des Zigarettenanzünders über die Änderung der Drehzahl des Motors bis zum Gebrauch der Bremslampen, der Rückwärtsgangsignallampe, der Lichthupe, des Fahrrichtungsanzeigers usw. überwacht.
  • Um die Aufmerksamkeit des Fahrers im Laufe der Kontrolle in einer unerwartet eintreffenden unfallgefährlichen Situation nicht abzulenken (2. Forderung), akzeptiert die Vorrichtung während der Meßdauer der Wachsamkeitskontrolle den Impuls des die Stabilität des Energienetzes überwachenden Fühlerstromkreises (z.B. Bremsen, Beschleunigung), als eine Antwort (Reaktion) und verschiebt die Kontrolle auf einen späteren Zeitpunkt.
  • Unter monotonen Umständen (3. Forderung, Mangel an Impulsen z.B. 120 sec lang) wird die Bereitschaft des Fahrers in der Weise kontrolliert, daß nach einer im voraus nicht bestimmbaren Zeit eine der Index-Kontroll-Lampen (die rechte oder linke) auf dem Instrumentenbrett für z.B. maximal 3 Sekunden eingeschaltet wird. Fehlen solche Lampen, so kann eine der an der Stirnplatte des Apparates angeordneten "Befehlslampen" eingeschaltet werden. Simultan mit der Einschaltung kann ein kurzes "vorbereitendes" Hupensignal abgegeben werden. Die Richtung nach rechts oder nach links der "Befehlslampe" ist im voraus unbekannt, auch die Betriebsweise weicht von der üblichen ab, so leuchtet diese in solchen Fällen mit einem kontinuierlichen Licht. Die Aufgabe des Fahrers besteht darin, im Moment der Wahrnehmung des "Befehls" den richtungsanzeigenden Arm in eine dem Signal entsprechende Richtung zu verschieben und sofort in die Mittelstellung zurückzuführen.
  • Während der Durchführung der Reaktions-Bewegungsserie werden von der Vorrichtung folgende Messungen vorgenommen:
    • Es wird die zwischen dem Anfang des Signals und der Erscheinung der die Antwort darstellenden Spannung abgelaufene Zeit, zweckmäßig mit einer Genauigkeit von Hundertstelsekunden, gemessen, die sogenannte selektive Reaktionszeit.
  • Es wird die Dauer des zwischen der Einschaltung des Richtungsanzeigers und der Zurücknahme derselben wahrgenommenen elektrischen Signale bestimmt, die einen die Koordination der Bewegungsserie sowie den die eigene Reflextätigkeit charakterisierenden Wert darstellt und sich insbesondere in einem alkoholisierten Zustand des Fahrers verlängert; die Richtung der Reaktionsbewegung wird wahrgenommen und die Übereinstimmung mit der Befehlsrichtung festgestellt.
  • Weiterhin wird der voreilige bzw. übermäßige Charakter der Bewegung festgestellt und zwar dadurch, ob der Indexarm bei der Rückbewegung in Stillstand geraten ist oder die Mitte überfahrend einen Impuls an die Leitung der Gegenseite abgegeben hatte.
  • Um zu vermeiden, daß ein die Umgebung irreführendes äusseres Index-Signal entsteht, wird die Antwortspannung eine vorbestimmte Zeit lang, die kürzer ist als 0,5 sec, verzögert, so daß jetzt der Indexautomat zur Schaltung unfähig ist. Übrigens arbeiten die heutzutage am häufigsten angewendeten, sogenannten Wärmedrahtautomaten mit einer der oben erwähnten Periode entsprechenden Verzögerung. Unter normalen Verhältnissen kann in 0,5 sec die Bewegung der Zurückführung mit voller Sicherheit vorgenommen werden.
  • Die Vorrichtung wertet die Meßergebnisse komplexweise, d.h. die einzelnen Daten nach dem Wert der Fahrfunktion, gewogen aus und gibt diese dem Fahrer z.B. durch eine Kombination von Lichtdioden verschiedener Farben, wie grün, gelb, rot, oder durch eine digitale Anzeige beispielsweise von 1 bis 99, bekannt (4. Forderung).
  • Eine gewogene Auswertung kann z.B. in der Weise erreicht werden, daß die Dauer der einfachen Wahrnehmungszeit bzw. der zur Rücknahme erforderlichen Bewegungsrichtungsverdrehung in einem Verhältnis von 1:4 - den normalen biologischen Werten gegenübergestellt - in Betracht genommen wird; eine in unrichtiger Richtung vorgenommene Bewegungsantwort wird als eine "zu wiederholende Messung", die schlecht koordinierte, überlaufende Bewegung als ein "schwaches" Resultat rückgemeldet.
  • Die theoretisch zu erwartende Verschlechterung der mit dieser Vorrichtung während der Ermüdung unterwegs gemessenen Werte überschreitet z.B. 25 % nicht. Im Interesse der besseren Beobachtung des Prozesses scheint eine digitale Rückmeldung unbedingt nützlicher zu sein, aber es besteht die Möglichkeit, daß der Apparat nach jeder weiteren Einschaltung im Vergleich zu dem darauffolgenden ersten Meßergebnis automatisch signalisiert, z.B. wenn sich der Bereitschaftszustand des Fahrers um mehr als 20 % verschlechtert.
  • Um die irreführende Wirkung der von dem Fahrer produzierten und die bewußte Verschiebung der Messungen ergebenden Manipulationen vermeiden zu können, die auch dadurch hervorgerufen werden können, daß der Fahrer bei jeder Messung durch einen "Verbraucherimpuls", z.B. durch den Gebrauch der Lichthupe, das Instrument stillsetzt, reagiert die Vorrichtung auf ein derartiges Ausbleiben von Messungen mit einem neuen Meßversuch, der so lange fortgesetzt wird, bis eine komplette, zur Datenauswertung geeignete Kontrolle stattfindet. Gleichzeitig mit der vorher beschriebenen Tätigkeit wird die Dauer der nächsten "Wahrnehmung des Aktivitätspegels" elektronisch einprogrammiert (5. Forderung), und zwar in einem zu der gemessenen Wachsamkeitsleistung umgekehrten Verhältnis, z.B. im Bereich zwischen 8 und 120 Sekunden, stufenlos variiert.
  • Sollte nun der Fahrer trotz dem "vorbereitenden" Hupensignal und dem 3 Sekunden lang dauernden Aufleuchten der Befehlslampe (6. Forderung) weder eine Antwort geben, noch ein Lenkungsmanöver, also eine einen elektrischen Strom verbrauchende Bewegung ausführen, wird die Meßbetriebsweise, d.h. die "wiederholte Messung" unter Abgabe eines fortdauernden Hupenschalls für weitere zwei Sekunden aufrechterhalten; wenn auch jetzt die Antwort ausbleibt, wird ein sofortiger Alarm in Gang gesetzt.
  • Im Laufe der Alarmierung werden die äußeren Notblinklichter des Fahrzeugs sofort eingeschaltet, die Hupe gibt ein diskontinuierliches Signal ab, im Bedarfsfall kann aber auch die Zündung des Motors ausgeschaltet und die Bremse in Betrieb gesetzt werden. Das Alarmsignal hört nur beim Abstellen des Fahrzeugs auf. Übrigens wird das im Laufe der wiederholten Messung erhaltene Resultat mit einer gebührenden Auswertung der Fehlerpunkte rückgemeldet.
  • Die Meßergebnisse werden in der Vorrichtung registriert; es kann z.B. auf der in der HU-PS 172 613 beschriebenen Weise, durch die Steuerung des Impulsgebers der Kienzleschen Tachographen (Type TCO 15-5 und TCO 15-6), auf einem Kreisdiagramm vorgenommen werden (7. Forderung).
  • Bei über keinen Tachographen verfügenden Fahrzeugen sichert die Vorrichtung die amtliche Verwendbarkeit der Meßergebnisse nach einem Unfall oder bei einer Routinekontrolle im Straßenverkehr, indem der "die Anzeige" der jeweiligen letzten Kontrolle steuernde Stromkreis nach erfolgter Ausschaltung der während der Fahrt gebrauchten Betriebsspeisespannung durch Verdrehung des Zündschlüssels oder Auslassen der Handbremse mittels einer unabhängigen Speisespannung in Betrieb gehalten wird. Der Leistungsbedarf, also die Stromaufnahme dieses Stromkreises kann vernachlässigt werden; nach einer wiederholten Inbetriebsetzung der Vorrichtung gibt der Stromkreis automatisch die digitale oder farbige Anzeige des zuletzt gespeicherten Meßergebnisses wieder (8. Forderung).
  • In Kenntnis der bisherigen Funktionen ist die erfindungsgemäße Vorrichtung fähig, den Gebrauch des Fahrzeugs vor dem Anlassen für eine unter alkoholischem oder medikamentösen Einfluß stehende oder unbefugte Person zu verhindern (9. und 10. Forderung). Im Hinblick darauf, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung im Laufe der unterwegs vorgenommenen Messungen, die von dem Richtungsanzeigerschalter des Fahrzeugs kommenden Signale als eine das Anmahnungssignal beantwortende Reaktion betrachtet, ist sie fähig, die Reihenfolge und Dauer der durch die Richtungsanzeige nach rechts oder nach links und durch die Rückstellung hervorgerufenen Spannungen auch im Ruhestand wahrzunehmen und zu messen.
  • Mit einer geeigneten Ergänzung und Programmierung kann daher die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den folgenden zusätzlichen Funktionen erweitert sein:
    • Beim Abstellen gelangt die Vorrichtung nach erfolgtem Drücken eines verborgenen Druckknopfs in einen sogenannten "Überwachungszustand". in einer solchen Situation hängt die Speisespannung nicht von dem Zündschlüssel ab, der Energiebedarf der funktionierenden Stromkreise kann vernachlässigt werden. Darauffolgend geht der Apparat auf Wirkung des auf dem Fühler, der im Laufe der Wachsamkeitskontrolle zur Beobachtung des Aktivitätspegels dient, wo immer erhaltenen zweiten "Verbrauchersignals", z.B. das erste Signal kann durch die innere beim Aussteigen des Fahrers eingeschaltete Raumbeleuchtung hervorgerufen werden, auf die sogenannte "Identifizierungsbetriebsweise" über. Im Laufe der erwähnten Betriebsweise erwartet die erfindungsgemäße Vorrichtung binnen einer vorbestimmten Verzögerungszeit von z.B. 5 bis 15 Sekunden das Abspielen einer speziellen Bewegungsserie bzw. deren Beginn von der in das Fahrzeug annehmbar einsteigenden Person.
  • Diese Serie der Bewegungen besteht aus dem wenigstens viermaligen, aber ausschließlich in der kodierten Reihenfolge vorgenommenen Einschalten des Richtungsanzeigerarms, d.h. "Abspielen des Kodes".
  • Der viermalige Wechsel in die linke oder rechte Richtung umfaßt 16 Signalkombinationen, aus denen immer nur ein einziges den "Schlüssel" eines gegebenen Fahrzeugs darstellt.
  • Von dem ersten in der richtigen Richtung abgegebenen Indexsignal berechnet beginnt die Vorrichtung,die bis zu dem vierten, also letzten Signal abgelaufene Zeit zu messen. Sollte diese Zeitspanne einen biologisch annehmbaren minimalen Pegel, beispielsweise etwa 3,5 sec, überschreiten, wird die Tatsache der "Ungeeignetheit" wahrscheinlich. In diesem Fall wird der Zyklus mit der "Identifizierungsphase" so oft in Gang gesetzt, bis der geeignete Meßwert eintrifft.
  • Wird jedoch in der "Identifizierungsphase" nur eine einzige irrtümliche Stellung des Indexarms wahrgenommen, konkludiert die erfindungsgemäße Vorrichtung sofort auf eine "Unbefugtheit"; in gleicher Weise wird es als eine Unbefugtheit betrachtet, wenn während der Wartezeit der Identifizierungsbetriebsweise der Kode nicht abgespielt wird oder wenn von der Inbetriebsetzung berechnet ein weiterer Verbraucherimpuls von dem Fühler eintrifft,'z.B. durch den Gebrauch des Selbstanlassers.
  • Bei der Feststellung der Unbefugtheit schaltet die Vorrichtung automatisch die bereits beschriebene Alarmbetriebsweise ein - Notblinkleuchte, äußere Hupe, aber auch der Zündstromkreis kann endgültig unterbrochen werden.
  • Das Alarmsignal kann nur durch das wiederholte Abdrücken des verborgenen Druckknopfes abgestellt werden. Ein wiederholter Gebrauch desselben setzt jedoch bloß die Überwachungsphase in Gang.
  • Dadurch, daß der Druckknopf nicht endgültig die erwähnte Funktion ausschaltet, wird sichergestellt, daß ein unter Alkoholeinfluß stehender Fahrer auch bei Kenntnis der Stelle des Knopfes nicht mit dem Fahrzeug fahren kann. Sollte jemand beim Abstellen des Wagens den verborgenen Druckknopf nicht drücken, muß er das Risiko der Entwendung des Fahrzeugs auf sich nehmen. Der während etwa 3,5 sec in einer vorbestimmten Richtung mindestens viermal vorzunehmende Wechsel der Bewegungsrichtung und das eine permanente Konzentration beanspruchende Abspielen des Kodes stellt eine Aufgabe dar, die schwer genug ist, daß sie ein Betrunkener keineswegs durchzuführen imstande ist.
  • Die Vorrichtung braucht kein separates Bedienungsorgan in dem Fahrzeug, da die Steuerung mit Hilfe des Richtungsanzeigearmes ausgeführt wird.
  • Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Wahrnehmung und Kontrolle der Abnahme der Aktivität und des Wachsamkeitspegels.des Fahrers eines mit einer selbständigen Energiequelle versehenen Fahrzeugs und mit ungebundener Bahn, insbesondere in monotonen Situationen, im Laufe dessen die durch die Tätigkeit des Fahrers in der Energiewirtschaft des Fahrzeugs hervorgerufenen Änderungen beobachtet und der Geschwindigkeit und Größe der Änderungen entsprechende Signale erzeugt werden, wobei mit Hilfe der erwähnten Signale die Erzeugung der für den Fahrer bestimmten Signale so lange ausgesetzt wird, bis bei fehlenden Änderungen in der Energiewirtschaft auf einem entsprechenden Pegel und während einer vorbestimmten Dauer ein Befehlssignal für den Fahrer abgegeben wird. Nech erfolgter Wahrnehmung des Befehls muß der Fahrer eine Entscheidung treffen und ein entsprechendes Antwortsignal abgeben, wobei mangels eines Antwortsignals oder aufgrund eines fehlerhaften Antwortsignals ein ein- oder mehrstufiges Alarmsignal abgegeben wird. Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung läßt sich bei einem mit einer unabhängigen Energiequelle versehenen, mit den üblichen Stromkreisausrüstungen, z.B. Zündschalter, Handbremsen-Kontroll-Lampe, einer Hupe, Beleuchtung, Richtungsanzeigeschalter, und irgendwelchen, zur Inbetriebhaltung des Fahrzeugs erforderlichen elektrischen Verbraucher ausgestatteten Fahrzeug verwenden und ist zur Kontrolle der Ermüdung des Fahrers, insbesondere in monotonen Situationen, geeignet. Die Kontrolle findet durch die Überwachung der infolge der Fahrertätigkeit hervorgerufenen Änderungen des elektrischen Verbrauches nach Größe und Geschwindigkeit statt. Die Vorrichtung enthält eine für den Fahrer ein Anmahnungssignal erzeugende Schaltungsanordnung mit einem von dem Fahrer zu betätigenden Antwortsignalsender, Befehlssignallampen und eventuell eine Registriervorrichtung. Weiterhin ist die Vorrichtung mit einer die Lenkungsgeeignetheit des Fahrers (Einfluß von Alkohol oder Medikamenten) kontrollierenden und einen Schutz gegen unbefugtes Eindringen bietenden Schaltungsanordnung versehen. Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet werden, daß an die ungeerdete der Masse sich nicht anschließende Klemme der Energiequelle des Akkumulators oder daß an die sich der ungeerdeten Klemme anschließende, in Richtung der Verbraucher leitende, von dem Verbraucherstrom durchströmte Leitungsstrecke ein die Stromänderung überwachender Stromkreis angeschlossen ist, dessen wählbare Signalausgänge an die befehlssignalisierenden Einheiten, z.B. den Indexkontrolllampen oder den Befehlssignallampen, angeschlossen sind, welche wiederum mit den Stromkreisen des Wahlschalters für die Abgabe der Antwort des Fahrers verbunden sind.
  • Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 ein Blockschema eines kompletten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • Figur 2 die Ausführung einzelner Blöcke von Fig. 1 und bis 5
    • Figur 6 ein Ausführungsbeispiel der den zusätzlichen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildenden, die Geeignetheit des Fahrers überprüfenden und gegen ein unbefugtes Eindringen schützenden Schaltungsanordnung.
  • Im wesentlichen ist in der Zeichnung eine sich auf ein Kraftfahrzeug beziehende Lösung veranschaulicht.
  • In dem in Fig. 1 dargestellten Blockschema ist eine der Klemmen des die Energiequelle bildenden Akkumulators AKKU mit einem Masseanschluß versehen, während an die andere Klemme eine Leitungsstrecke 18 angeschlossen ist. Durch diese fließt der Strom zu den verschiedenen Verbrauchern. Die Speisespannungsversorgung des Fahrzeugs sowie die entsprechenden Klemmen der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung sind über den Zündschalter 1 und den Handbremsenschalter 2 angeschlossen. Die Vorrichtung selbst besteht aus drei Teilen, nämlich aus dem signalisierenden Teil, dem Steuerteil und dem Anzeige- und Bedienungsteil. Die hier als Beispiel vorgezeigte Lösung enthält einen die Größe und Geschwindigkeit der Stromänderung wahrnehmenden Fühlersteuerkreis 4, an den ein Aktivitätspegel- Zähler 3 angeschlossen ist, während an den Richtungsanzeigerschalter 8 des Fahrzeugs unter Zwischenschaltung des Verzögerungsstromkreises 9 ein die Reaktionszeit messender Stromkreis 10 angeschlossen ist, welcher mit dem erwähnten Aktivitätspegel-Zähler 3 in zweiwegiger Verbindung steht.
  • Dem die Reaktionszeit messenden Stromkreis 10 schließt sich die Alarmeinheit 13 an, deren Ausgang mit einem Blinkautomat 14 des Fahrzeugs verbunden ist. Hier sind auch die äußeren Notblinklichter 14 des Fahrzeuges angeschlossen. Die Befehlssignallampen 5 und 6, die Hupe 7, der Anzeiger 11 und der Tachograph 12 sind in gleicher Weise an den die Reaktionszeit messenden Stromkreis 10 angeschlossen.
  • In Fig. 1 ist auch ein Überwachungszähler 17 dargestellt, der mit einem Druckknopf 16 betätigt werden kann. Im wesentlichen bildet der Zähler den den Zustand des Fahrers überprüfenden Stromkreis und den Grund für den gegen unbefugtes Eindringen schützenden Stromkreis.
  • Nach erfolgtem Einschalten des in Fig. 1 dargestellten Zündschalters 1 und nach der Betätigung des durch das Loslassen der Handbremse sich schließenden Handbremsenschalters 2 wird die zur Kontrolle und Wahrnehmung der Abnahme des Aktivitäts- und Wachsamkeitspegels des Fahrers dienende Vorrichtung in Betrieb gesetzt, d.h. der Aktivitätspegel-Zähler 3 beginnt zu funktionieren. Der Fühlerstromkreis 4 nimmt die Größe und Geschwindigkeit des durch die Leitungsstrecke 18 durchfließenden Stroms wahr und sendet dementsprechend Impulse zu dem Aktivitätspegel-Zähler 3. Auf Wirkung der von dem Fühlerstromkreis 4 ankommenden, durch die Tätigkeit des Fahrers hervorgerufenen Impulse wird der Aktivitätspegelzähler 3 immer "nulliert". Sollte jedoch der Impuls nicht eintreffen, leuchtet nach dem Ablauf der voraus eingestellten Zeitdauer irgendeine Befehlssignallampe - 5 oder 6 - auf. Gleichzeitig gibt die Hupe 7 ein akustisches Signal ab. Als Beantwortung des Signals muß der Fahrer eine Entscheidung treffen und den Richtungsanzeigerschalter 8 in einer der eben aufleuchtenden Befehlssignallampe entsprechenden Richtung verdrehen und sofort in die Mittelstellung zurückbringen, ohne daß die äußeren Richtungsanzeiger aufleuchten. In gewissen Fällen kann die Rolle der Befehlssignallampen von den Richtungsanzeiger-Kontroll-Lampen übernommen werden, wenn für die beiden Richtungen je ein separates Kontrollicht vorgesehen ist. Die von dem Richtungsanzeigerschalter 8 ankommende Antwort wird unter Zwischenschaltung des Verzögerungsstromkreises 9 mit Hilfe des die Reaktionszeit messenden Stromkreises 10 ausgewertet. Aufgrund der Auswertung gelangen die entsprechenden Signale zu dem Anzeiger 11 und dem Tachographen 12. Gleichzeitig wird in den Aktivitätspegel-Zähler 3 die als nächste in Betracht kommende Aktivitätspegeldauer einprogrammiert. Jeder während der Messung durch den Fühlerstromkreis 4 eintreffende Impuls ruft eine Verzögerung hervor. Gibt der Fahrer keine oder eine unrichtige Antwort, d.h. der Arm des Richtungsanzeigerschalters 8 wird in die falsche Richtung gedreht, wird die Alarmeinheit 13 in Betrieb gesetzt, welche über den Blinkautomat14 die äußeren Notblinklichter 15 betätigt. Im folgenden wird je ein Ausführungsbeispiel für die einzelnen Blöcke von Fig. 1 beschrieben.
  • Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Fühlerstromkreises 4.
  • Die an der Leitungsstrecke 18 abfallende Spannung liefert das Eingangssignal des die Stromänderung wahrnehmenden Fühlerstromkreises 4. Der Strom der zu beobachtenden Verbraucher fließt durch die Leitungsstrecke 18. Ein Tiefpaßfilter- und Teilerstromkreis 19 sichern die Beseitigung der Wirkung des sich aus der Zündung und sonstigen Quellen ergebenden hochfrequenten Rauschens. Nach der Erhöhung auf den entsprechenden Pegel und der Trennung, die von einem Differentialverstärker 20 durchgeführt wird, können die in der Stromwirtschaft des Fahrzeugs eintreffenden niederfrequenten Änderungen das Aus- bzw. Einschalten der Verbraucher - mit Hilfe eines Abtast-Haltestromkreises 21 detektiert werden. Durch die geeignete Wahl des von dem elektronischen Zeitgeber 42 gelieferten Taktimpulses, also der Dauer der Probeentnahme, können die Spannungsänderungen von verschiedenen Geschwindigkeiten oder Grössen gut unterschieden werden.
  • Der Differentialstromkreis 22 sichert unter der Wirkung der wahrgenommenen Spannungsänderungen die zur Betätigung eines monostabilen Stromkreises 23 erforderlichen Impulse. Innerhalb dieses Blockes kann der untere Schwellwert der Größe der während der Abtastperiode vor sich gehenden Spannungsänderung eingestellt werden, unter diesem Schwellwert arbeitet der monostabile Stromkreis 23 nicht.
  • Die erwähnten Stellmöglichkeiten sichern die Unterscheidung zwischen den eingeschalteten Verbrauchern bzw. den Tätigkeiten des Fahrers aufgrund der Größe und der Geschwindigkeit der Spannungsänderung.
  • Die zu dem Eingang des Fühlerstromkreises 4 gelangende Spannung enthält infolge des Ein- und Ausschaltens der Verbraucher den belastungsabhängigen, auf dem Innenwiderstand des Akkumulators AKKU und auf der zwischengeschalteten Leitungsstrecke 18,die z.B. das zwischen dem Akkumulator und dem Zündschalter 1 vorhandene Kabel sein kann, entstandenen Spannungsabfall, so daß sie zur Wahrnehmung aller Tätigkeiten des Fahrers, die mit dem Einschalten der Verbraucher verbunden sind, geeignet ist.
  • Folgende Näherungswerte können für einen Personenkraftwagen zugrundegelegt werden:
    Figure imgb0001
  • Über die erwähnten Verbraucher nimmt der Fühlerstromkreis 4 die infolge einer raschen Änderung der Umdrehungszahl entstehende schnelle Spannungsänderung in dem elektrischen Netz des Fahrzeuges wahr. Gleichzeitig aber wird der Zustand der Kleinverbraucher (z.B. Kontroll-Lampen, Ölstand-Anzeiger) unter Beobachtung der Größe der Spannungsänderung außer acht gelassen. Dies ist auch begründet, weil eine Änderung nicht als Folge der Tätigkeit des Fahrers entsteht (z.B. die Leistungsaufnahme des Rundfunkempfängers).
  • Um die Verwendbarkeit für verschiedene Kraftfahrzeugtypen zu fördern, kann die Minimalgröße der wahrgenommenen Spannung durch die Einstellung des Verstärkungsfaktors des Differenzverstärkers 20 und des Komparationspegels des Komparatoreinganges des monostabilen Stromkreises 23 geregelt werden, während die Geschwindigkeit durch die Wahl der Abtastfrequenz geregelt werden kann, so daß bei einer höheren Frequenz der Fühlerstromkreis 4 schnellere Änderungen wahrnimmt.
  • Die Leitungsstrecke 18 wird zweckmäßigerweise durch das zwischen dem Akkumulator AKKU und dem Zündschalter 1 vorhandene Kabel gebildet, gleichzeitig kann aber die Änderung des Verbrauchs durch die Spannungsschwankung des Punktes ohne Masseanschluß auf dem Akkumulator, im allgemeinen die positive Klemme, mit großer Sicherheit charakterisiert werden.
  • Der Tiefpaßfilter- und Teilerstromkreis 19 enthält am Eingang einen Widerstandsteiler mit Teilungsverhältnis 1:2, sowohl ein aus einem Operationsverstärker aufgebautes Filter mit einer Knickpunktfrequenz von etwa 10 Hz, das auch die Aufgabe des Differentialverstärkers 20 erfüllt. Auf diese Weise bilden der Tiefpaßfilter- und Teilerstromkreis 19 und der Differentialverstärker 20 vorteilhaft eine Einheit.
  • Am Eingang des Abtast-Haltestromkreises ist z.B. ein FET-Schalter angeordnet, dessen Schaltung von einem Taktimpuls von etwa 1 Hz vorgenommen wird. Ein Zeitgeber 42 liefert den Taktimpuls. Der Eingangsschalter kopiert den Ausgangswert des Differentialverstärkers 20 mit einer vorgegebenen Häufigkeit auf eine Kondensatorstufe, dabei sichert er die Hochimpedanztrennung. Die Spannung des Kondensators wird von einer FET-Ausgangsstufe zu dem Differenzierstromkreis 22 weitergeleitet. Bei der einfachsten Gestaltung wird dieser durch ein RC-Glied gebildet, welches aus einem Spannungssprung von gegebener Größe einen Impuls erzeugt.
  • Die Eingangsstufe des monostabilen Stromkreises 23 wird von einem Komparator-Stromkreis gebildet, der diejenigen Impulse, die die eingestellte Größe unterschreiten, nicht in den Anlaßstromkreis des monostabilen Stromkreises 23 einläßt. Der Letztere ist eine mit positivem und negativen Impuls in gleicher Weise anlaßbare Grundschaltung mit Transistoren oder mit integrierten Stromkreisen.
  • In der Phase der Kontrolle des Wachsamkeitspegels erwartet die Vorrichtung auf dem Richtungsanzeigerschalter 8 das Antwortsignal des Fahrers. Um überflüssige äußere Richtungssignale ausschließen zu können, wird - wie bereits erwähnt - zwischen dem Blinkautomat 14 und dem Richtungsanzeigerschalter 8 ein Verzögerungsstrom-kreis 9 eingeschaltet. Der Verzögerungsstromkreis 9 läßt das Schließen irgendeines Kontaktes des Richtungsanzeigerschalters 8 mit einer Verzögerung von max. 0,8 sec an dem Eingang des Blinkautomaten 14 zur Geltung kommen und zwar in der Weise, daß der in dem Verzögerungsstrom- kreis 9 vorgesehene monostabile Stromkreis 24, der durch die Bestätigung des Richtungsanzeigerschalters 8 aktiviert wird, die Verbindung zwischen dem Richtungsanzeigerschalter 8 und dem Blinkautomat 14 für die oben erwähnte Dauer - entweder mit Hilfe eines Relais-Unterbrechers oder eines Trennstromkreises 25 mit Halbleitern - unterbricht (Fig. 3).
  • Die Häufigkeit der Kontrolle des Wachsamkeitspegels hängt von dem Aktivitätspegel des Fahrers ab. Der Aktivitätspegelzähler 3 dient zur Steuerung der Häufigkeit der Kontrolle: Das genannte Element kann aus einem programmierbaren Zähler 26 bestehen (Fig. 4), der unter der Wirkung der von dem Fühlerstromkreis 4 ankommenden Impulse auf einen, durch das vorangehende Meßergebnis bestimmten Anfangswert im voraus eingestellt wird. Auf diese Weise findet bei dem die Taktimpulse des elektronischen Zeitgebers 27 von niedriger Frequenz empfangenden, programmierbaren Zähler 26 die Sättigung erst dann statt, wenn während der den Aktivitätspegel charakterisierenden Dauer ein die Lenkungstätigkeit induzierender Impuls nicht ankommt.
  • Die Lösung, bei der der Zeitspanne zwischen den beiden Messungen eine obere Grenze gestellt wird, scheint noch zweckdienlicher zu sein; die Beschränkung kann z.B. so vorgenommen werden, daß nach dem Eintreffen einer gewissen Anzahl von Impulsen von dem Fühlerstromkreis 4 der Zähler nicht auf den ursprünglich bestimmten Anfangswert eingestellt wird, sondern nur eine kurze Verzögerung bis zum Beginn der Messung zugelassen wird.
  • Wenn der gesättigte Zustand des programmierbaren Zählers 26 des Aktivitätspegelzählers 3 erreicht wird, wird die Meßphase in Gang gesetzt. Die Phase beginnt mit dem kurzfristigen Ertönen der Hupe 7 und mit dem zufallsmäßigen Aufleuchten einer der Befehlssignallampen 5, 6.
  • Der die Reaktionszeit messende Stromkreis 10 (Fig. 1) sichert den zufallsmäßigen Charakter, z.B. auf die Weise, daß die von dem Fühlerstromkreis 4 ankommenden Impulse den bistabilen Stromkreis 28 umkippen, wobei dessen Ausgang die aufzuleuchtende Befehlssignallampe 5 oder 6 auswählt (Fig. 3). Der Teil 10 a des die Reaktionszeit messenden Stromkreises 10 von Fig. 1 ist in Fig. 3, der Teil 10 b in Fig. 5 dargestellt.
  • Die Auswertung der Messung wird von den Teilen 10 a und 10 b des in Fig. 1 dargestellten, die Reaktionszeit messenden Stromkreises 10 durchgeführt. Die Qualifizierung entsteht durch die bewerteten Meßergebnisse von vier verschiedenen Parametern. Diese Angaben sind wie folgt:
    • - Die von dem Anfang der Messung bis zum Erscheinen der Antwort vergangene Zeit wird von dem Zähler 29 gemessen; für die Meßdauer aktiviert der aktivierende Speicher 1F1 den "Clock-Eingang" des Zählers 29.
    • - Die Länge des Antwortimpulses wird von dem Zähler 30 gemessen.
    • - Die Richtigkeit oder Unrichtigkeit des Antwortimpulses wird mit Hilfe des Kombinationsnetzes 31 detektiert, das den Ausgang des bistabilen Stromkreises 28 mit dem Antwortsignal vergleicht (Fig. 3).
    • - Die Koordination der Reaktionsbewegung, d.h. das Erscheinen des gegenseitigen Impulses binnen einer kurzen Zeit nach der Antwort, wird von dem auf Wirkung des Aufhörens des Antwortimpulses aktivierten monostabilen Stromkreis 32 kontrolliert (Fig. 5).
  • Der Taktimpuls. der zur Zeitmessung dienenden Zähler 29 und 30, der von dem Zeitgeber 42 erzeugt wird, wird zu 1 kHz gewählt, was eine Auflösung von 0,001 sec ermöglicht. Die in Fig. 5 dargestellte arithmetische Einheit 34 bestimmt aufgrund des Inhaltes der Zähler 29 und 30 sowie aufgrund der unter den Bedingungen des Kombinationsnetzes 31 und des monostabilen Stromkreises 32 gewogenen Werte die Qualifikation. Das Speicherelement 35, das den erwähnten Wert speichert, ist hinsichtlich der Stromversorgung von der Stellung des Zündschalters unabhängig und ermöglicht die Speicherung des letzten Meßergebnisses.
  • Zur Anzeige des Meßergebnisses kann jede Anzeigeeinheit 11 verwendet werden, zweckmäßig wird ein Digitaldisplay eingesetzt.
  • Zur Aufzeichnung des Impulses, dessen Größe mit dem Meßergebnis proportional ist, auf dem Tachographen 12 kann ein monostabiler Stromkreis 36 mit veränderlicher Zeitfunktion dienen, die von dem Meßergebnis abhängig ist und deren Start mit der Beendigung der Messung synchronisiert ist. Der Tachograph 12 kann auch mit in der Impulsbreite modulierten Signalen arbeiten.
  • Der Teil 10 b des die Reaktionszeit messenden Stromkreises 10, der als eine auswertende Einheit funktioniert, schaltet beim Überlauf des Zählers 29 (die Antwort ist nicht eingetroffen) die Alarmeinheit 13 ein. Der Überlauf des Zählers 30 - es gab keine Antwort, dementsprechend fand eine Richtungssignalisierung statt - bzw. der aus dem Fühlerstromkreis 4 an-kommende Impuls rufen die Verzögerung der Messung hervor (Fig. 4). Bezüglich des Überwachungszustandes wird dem Überwachungszähler 17 von Fig. 1 die Aufgabe zugeteilt, die Richtigkeit der von dem Fahrer abgespielten Kombination wahrzunehmen. Eine mögliche Weise der Realisierung besteht darin, daß die Richtung der richtigen Antwort durch den Ausgang eines 4 zu 1 (allgemein n zu 1) Multiplexers 37 bestimmt wird. Die Betätigung des Richtungsanzeigerschalters 8 in irgendeiner Richtung inkrementiert den den Multiplexer adressierenden Zählerstromkreis 38. Die Eingänge des Multiplexers 37 werden auf den logischen Pegel "0" bzw. "1" geschaltet. So werden die gewünschten Sequenzen eingestellt bzw. programmiert (Fig. 6).
  • Der Zähler 43 bildet den Eingang des Überwachungszählers 17, an dem eine aus den monostabilen Stromkreisen 39 und 40 bestehende Zeitfunktion angeschlossen ist. Der erste monostabile Stromkreis 39 startet unter der Wirkung des nach erfolgtem Einschalten der Überwachung von dem Füh- .lerstromkreis 4 ankommenden zweiten Impulses; nach dem Ablauf der Zeitvorgabe - falls das Abspielen der Kodekombination nicht begonnen worden ist - schaltet er auf die Alarmierung um. Der Beginn des Abspielens der Kodekombination betätigt den zweiten monostabilen Stromkreis 40, der am Ende der Zeitfunktion bzw. Zeitkonstanten über den Flip-Flop 44 auf Alarm umschaltet, wenn nur nicht inzwischen der Kode abgespielt worden ist, wodurch die Einstellung des Flip-Flops stattfindet. Dagegen wird der sich der Alarmeinheit 13 anschließende Ausgang - über den Flip-Flop 45 - im Falle einer verfehlten Kodierung sofort aktiviert.
  • Ein unter irgendeiner Bedingung stattfindender Alarm aktiviert die in Fig. 1 dargestellte Alarmeinheit 13, die über den Blinkautomat 14 die Notblinklichter 15 des Fahrzeugs und die Hupe 7 einschaltet. Bei der Aktivierung der Alarmeinheit 13 infolge der ausbleibenden Antwort kann eine Inaktivierung nur mittels des Handbremsenschalters 2 und im Überwachungszustand mit Hilfe des verborgenen Druckknopfes 16 vorgenommen werden. Selbstverständlich gelangt der Überiaachungszähler 17 in dem erwähnten Fall wiederholt in einen aktivierten Zustand.
  • In den Zeichnungen sind die prinzipiell erforderlichen El.....E10 UND-Schaltungen, die Vl.....V5 ODER-Schaltungen und der Inverter I eingezeichnet.
  • Die in den Figuren veranschaulichte, als Beispiel vorgeführte Lösung enthält die wichtigsten Hinweise, aufgrund deren der Fachmann den Erfindungsgegenstand ohne etwaige Schwierigkeiten realisieren kann, während eventuelle Lösungsvariationen unter Hinzunahme der prinzipiellen Zeichnungen realisiert werden können.

Claims (17)

1. Verfahren zur Wahrnehmung und Kontrolle der Abnahme der Aktivität und des Wachsamkeitspegels des Fahrers eines mit einer selbständigen Energiequelle versehenen Fahrzeugs mit ungebundener Bahn, insbesondere in monotonen Situationen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Tätigkeit des Fahrers in der Energiewirtschaft des Fahrzeugs hervorgerufenen Änderungen beobachtet und der Geschwindigkeit und der Größe der Änderungen entsprechende Signale erzeugt werden und mit Hilfe der erwähnten Signale die Erzeugung der für den Fahrer bestimmten Signale so lange ausgesetzt wird, bis bei fehlenden im Energiehaushalt stattgefundenen Änderungen auf einem entsprechenden Pegel und während einer vorbestimmten Dauer ein Befehlssignal für den Fahrer abgegeben wird, wobei nach erfolgter Wahrnehmung des Befehls der Fahrer eine Entscheidung treffen und ein richtiges Antwortsignal abgeben muß und wobei mangels eines Antwortsignals oder aufgrund eines fehlerhaften Antwortsignals ein einstufiges oder mehrstufiges Alarmsignal abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Energiehaushalt vorkommende Änderungen durch die Beobachtung der Stromänderungen einer elektrischen Leitungsstrecke erfaßt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fahrer immer eine seinem jeweiligen Wachsamkeitspegel entsprechende Information angezeigt wird.
4. Sicherheitsvorrichtung für über eine selbständige Energiequelle verfügende, mit den üblichen Stromkreisausrüstungen, wie Zündschalter, Handbremsen-Kontroll-Lampe, Hupe, Beleuchtung, Richtungsanzeigerschalter und irgendeinem zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs erforderlichen elektrischen Verbraucher ausgestattete Fahrzeuge mit ungebundener Bahn zur Kontrolle der Ermüdung des Fahrers, insbesondere in monotonen Situationen,durch die Überwachung der infolge der Lenkungstätigkeit des Fahrers hervorgerufenen Änderungen der Größe und der Geschwindigkeit des elektrischen Verbrauches, wobei die Vorrichtung eine für den Fahrer ein Anmahnungssignal erzeugende und von dem Fahrer zu betätigende Antwortsignalsender-Schaltungsanordnung, Befehlssignallampen und eventuell eine Registriervorrichtung aufweist und weiterhin eventuell mit einer die Lenkungsgeeignetheit des Fahrers bei Einfluß von Alkohol oder Medikamenten kontrollierenden und einen Schutz gegen unbefugtes Eindringen bietenden Schaltungsanordnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die ungeerdete, nicht an Masse angeschlossene Klemme des Akkumulators (AKKU) oder an die mit der ungeerdeten Klemme verbundenen, in Richtung der Verbraucher leitenden, von dem Verbraucherstrom durchflossenen Leitungsstrecke (18) ein die Stromänderung überwachender Stromkreis angeschlossen ist, dessen wählbare Signalausgänge an den Befehl signalisierende Einheiten, z.B. Indexkontroll-Lampen, Befehlssignallampen (5, 6) angeschlossen sind, welche wiederum mit den Wählstromkreisen des Wählschalters für die Abgabe der Antwort des Fahrers gekoppelt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählschalter des antwortgebenden Elements selbst der Richtungsanzeigerschalter (8) des Fahrzeugs ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die ungeerdete, nicht an Masse angeschlossene Klemme der Energiequelle des Akkumulators (AKKU) oder an die mit der ungeerdeten Klemme verbundenen, in Richtung der Verbraucher leitenden, von dem Verbraucherstrom durchflossenen Leitungsstrecke (18) der Eingang eines die Größe und Geschwindigkeit der Stromänderung innerhalb der genannten Leitungsstrecke wahrnehmenden Stromkreises (4) angeschlossen ist und dessen Ausgang mit dem Eingang des Aktivitätspegel-Zählers (3) verbunden ist; daß der Aktivitätspegel-Zähler (3) mit einer zweiwegigen Verbindung an einen die Reaktionsdauer messenden Stromkreis (10) angeschlossen ist, dessen Eingänge unter Zwischenschaltung eines Verzögerungsstromkreises (9) an die Klemmen des Richtungsanzeigerschalters (8) angeschlossen sind, daß mit dem Ausgang des die Reaktionsdauer messenden Stromkreises (10) Befehlssignallampen (5, 6), eine Hupe (7), ein Anzeiger (11), ein Registrierapparat, z.B. ein Tachograph (12) verbunden sind und daß der Eingang einer Alarmeinheit (13) und der Ausgang der Alarmeinheit mit dem Eingang eines Blinkautomaten (14) verbunden sind, während der Ausgang des Letzteren an die Notblinklichter (15) angeschlossen ist.
7., Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Fühlerstromkreises (4) von einem Tiefpaßfilter- und Teilerstromkreis (19) sowie einem damit verbundenen und eventuell damit eine Einheit bildenden Differentialverstärker (20) gebildet ist, mit dem der Eingang eines Abtast-Haltestromkreises (21) verbunden ist, wobei der Ausgang des Letzteren über einen Differenzierstromkreis (22) und einen monostabilen Stromkreis (23) mit dem Eingang des Aktivitätspegel-Zählers (3) (Fig. 1) verbunden ist, während an.den anderen Eingang des Abtast-Haltestromkreises (21) der Ausgang eines elektronischen Niederfrequenz-Zeitgebers (42) angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaßfilter- und Teilerstromkreis (19) und der damit zusammengebaute Differentialverstärker (20) einen Widerstandsteiler mit dem Verhältnis von etwa 1:2 und ein aus einem Operationsverstärker aufgebautes aktives Filter mit einer Knickpunktfrequenz in einer Größenordnung von 10 Hz enthalten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Eingang des Abtast-Haltestromkreises (21) ein FET-Schalter vorgesehen ist, an dessen Steuereingang ein elektronischer Zeitgeber (42) angeschlossen ist, während zwischen dem FET-Ausgang und -Eingang eine Kondensatorstufe eingeschaltet ist:
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Stromkreis (23) ein den minimalen Startimpulspegel bestimmender Komparator ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Richtungsanzeigerschalter (8) und dem Blinkautomaten (14) eingeschaltete Verzögerungsstromkreis (9) aus einem monostabilen Stromkreis (24) und einem damit verbundenen Unterbrecher-Schaltstromkreis (25) besteht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Häufigkeit der Kontrolle steuernde Aktivitätspegel-Zähler (3) einen programmierbaren Zähler (26 in Fig. 4) enthält, an dessen "Clock"-Eingang der Ausgang des elektronischen Niederfrequenz-Zeitgebers (27) angeschlossen ist, während dem "Load"-Eingang der Ausgang eines ODER-Stromkreises (V2) zugeschaltet ist, wobei der ODER-Stromkreis (V2) an den Ausgang des Fühlerstromkreises (4 in Fig. 1) und des die Verzögerung sichernden Zählers (30) des die Reaktionszeit messenden Stromkreises (10 b in Fig. 5) angeschlossen ist, mit dem INPUT-Eingang der "Meßergebnis"-Ausgang des Speicherelements (35) des die Reaktionszeit messenden Stromkreises (10 b in Fig. 5) verbunden ist und der "Sättigungs"-Ausgang mit dem "Messungs-Eingang" des die Reaktionszeit messenden Stromkreises (10 a in Fig. 3) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Reaktionszeit messende Stromkreis (10 a, Fig. 3) einen bistabilen Stromkreis (28, Fig. 3) aufweist, dessen Eingang mit dem Ausgang des Fühlerstromkreises (4) verbunden ist, während die Ausgänge über je eine UND-Schaltung (E1, E2) mit den Befehlssignallampen (5, 6) verbunden sind und die anderen Eingänge der UND-Schaltungen (E1, E2) an den "Sättigungsausgang" des programmierbaren Zählers (26) des Aktivitätspegel-Zählers (3) angeschlossen sind, während die Ausgänge der erwähnten UND-Schaltungen (E1, E2) an die Eingänge je einer weiteren UND-Schaltung (E3, E4) angeschlossen sind und an den anderen Eingängen dieser UND-Schaltungen (E3, E4) je eine Klemme des Richtungsanzeigerschalters (8) angeschlossen ist und die Ausgänge der weiteren UND-Schaltungen (E3, E4) mit den Eingängen eines die richtige/unrichtige Antwort detektierenden Kombinationsnetzes (31, Fig. 3) verbunden sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der die Reaktionszeit messende Stromkreis (10 b, Fig. 5) gleichzeitig einen auswertenden und wägenden Stromkreis darstellt, dessen Eingang mit dem "Sättigungsausgang" des programmierbaren Zählers (26, Fig. 4) verbunden ist und der Eingang einerseits über einen Aktivierungs-Speicher (41), andererseits aber unmittelbar mit dem Ausgang eines elektrischen Zeitgebers (33) und dem Eingang einer UND-Schaltung (E5) verbunden ist und zugleich der Ausgang dieser UND-Schaltung (E5) an den "Clock"-Eingang des Zählers (29) - der die vom Anfang der Messung bis zum Erscheinen der Antwort vergangene Zeit mißt - angeschlossen ist und der "Sättigungsausgang" des Zählers (29) mit der Alarmeinheit (13) verbunden ist; daß der Ausgang der sich dem "Clear"-Eingang des Aktivierungs-Speichers (41) anschließenden ODER-Schaltung (V3) und der Ausgang des elektronischen Zeitgebers (33) über eine weitere UND-Schaltung (E6) mit dem "Clock"-Eingang des die Länge des Antwortimpulses messenden Zählers (30) verbunden sind, während der "Sättigungsausgang" desselben Zählers (30) mit dem "Verzögerungseingang" des Aktivitätspegel-Zählers (3, Fig. 4) verbunden ist, daß die "Clear"-Eingänge der beiden Zähler (29, 30) mit dem "Sättigungsausgang" des programmierbaren Zählers (26, Fig. 4) verbunden sind; daß die Klemmen des Richtungsanzeigerschalters (8) über die ODER-Schaltung (V3) und den monostabilen Stromkreis (32) mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung (E7) verbunden sind, an deren anderem Eingang der Ausgang der ODER-Schaltung (V3) unmittelbar angeschlossen ist; daß unter Zwischenschaltung der UND-Schaltung (E7) der monostabile Stromkreis (32) sowie die Zähler (29, 30) und die Ausgänge des Kombinationsnetzes (31) mit dem Eingang der arithmetischen Einheit (34) verbunden sind, wobei der Ausgang der Letzteren an die Alarmeinheit (13) angeschlossen ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mit der arithmetischen Einheit (34) ein Speicherelement (35) verbunden ist, dessen Ausgang einerseits mit dem "INPUT"-Eingang des programmierbaren Zählers (26), andererseits mit dem das Meßergebnis anzeigenden Anzeiger (11) sowie über den monostabilen Stromkreis (36) mit veränderlicher Zeitfunktion mit einem Registrierapparat, zweckmäßigerweise einem Tachographen (12) verbunden ist, während der andere Eingang des monostabilen Stromkreises (36) mit veränderlicher Zeitfunktion mit dem "Sättigungsausgang" des programmierbaren Zählers (26) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gegen unbefugtes Eindringen schützende und die Anfangs-Geeignetheit des Fahrers für den Beginn der Fahrt überprüfende Schaltungsanordnung enthält, die ein aktivierendes Schaltungselement, z.B. einen Druckknopf (16) aufweist, der in den Stromkreis eines Überwachungszählers (17) eingefügt ist, wobei der Eingang des Überwachungszählers (17) an den Ausgang des die Größe und Geschwindigkeit der Spannungsänderung wahrnehmenden Stromkreises (4) angeschlossen ist, während die Ausgänge mit" je einem Eingang des Richtungsanzeigerschalters (8), des Verzögerungsstromkreises (9), der Alarmeinheit (13) und des die Reaktionszeit messenden Stromkreises verbunden sind (Fig. 1).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Klemmen des Richtungsanzeigerschalters (8) unter Zwischenschaltung einer ODER-Schaltung (V5) über einen den Multiplexer adressierenden Zählerstromkreis (38) der Eingang eines Multiplexers (37) "von n auf 1" verbunden ist, daß der Ausgang des Fühlerstromkreises (4) unter Zwischenschaltung eines Zählerstromkreises (43) mit einem, zwei miteinander in Serie geschaltete monostabile Stromkreise (39, 40) enthaltenden Zeitfunktionsstromkreis verbunden ist, dessen Ausgang und der Ausgang des Multiplexers (37) über ein logisches Netz (I, F8, E9, V4, E10) sowie über zwei in Serie geschaltete Flip-Flop (44, 45) mit der Alarmeinheit (13) verbunden ist, während der "Clear"-Eingang des ersten Flip-Flops (44) an den Ausgang des den Multiplexer (37) adressierenden Zählerstromkreises (38) angeschlossen ist und der "Clear"-Eingang des zweiten Flip-Flops (45) mit dem aktivisierenden Schalterelement, d.h. mit dem Druckknopf (16), verbunden ist.
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