DE10121956C1 - Automobile emergency system with autonomous accident diagnosis via processing unit with modular program for evaluation of sensor data - Google Patents

Automobile emergency system with autonomous accident diagnosis via processing unit with modular program for evaluation of sensor data

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DE10121956C1
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Abstract

The emergency system has standard interfaces for supplying useful data and sensor data provided by a number of input unit components to a processing unit, employing a modular program, for situation evaluation of the sensor data with the aid of the useful data, for providing control data for different components of an output unit in dependence on defined decision criteria.

Description

Die Erfindung betrifft ein Erzeugnis mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a product with the features of the independent claim.

Durch die integrierte Behandlung von auf Fahrzeugen installierten aktiven, vorausschauenden Systemen mit aktivierbaren Schutzmaßnahmen ergibt sich die Möglichkeit das Sicherheitsni­ veau für den Fahrgast und für das Fahrzeug auf kostengünstige Weise nachhaltig zu erhöhen. Aktivierbare Sicherheitssysteme sind im Kraftfahrzeug z. B. Airbags, Gurtstraffer, Bremsassi­ stenten, aktiv abschaltbare Batteriehauptschalter. Aktivierbare Sicherheitssysteme in Schienenfahrzeugen sind insbesondere Rückhaltesysteme in Form von Fangnetzen in den Fahrgastabteilen, aktivierbare Deformationskörper in den einzelnen Wagen und Triebwagen sowie hauptsächlich die aktivierbare Betriebs- und Gefahrenbremsung.Through the integrated treatment of active, forward-looking vehicles installed on vehicles Systems with activatable protective measures have the possibility of a safety ni veau sustainably increase for the passenger and for the vehicle. Activatable security systems are in the motor vehicle, for. B. airbags, belt tensioners, brake assist permanent, actively switchable battery main switch. Security systems that can be activated in Rail vehicles are in particular restraint systems in the form of safety nets in the Passenger compartments, activatable deformation bodies in the individual cars and railcars as well as mainly the operational and hazard braking that can be activated.

Ansatzpunkt für die integrale Behandlung ist die Feststellung, dass trotz eines hohen, techni­ schen Standards heutiger Verkehrsleit- und Sicherungssysteme Unfälle nicht gänzlich vermieden werden können. Unfallträchtig sind insbesondere Situationen, an denen vom Leit- und Sicherungsystem nicht überwachte, potentielle Kollisionspartner beteiligt sind. Dies sind zum Beispiel Fußgänger im direkten Umfeld des befahrenen Lichtraumprofils, unbeschränkte Bahnübergänge, nicht rechtzeitig räumende Straßenfahrzeuge oder kurzfristig abgestellte Anhänger oder Wagen bei Rangierfahrten von Nutzfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen auf Verladebahnhöfen.The starting point for the integral treatment is the finding that despite a high, techni accidents standards of today's traffic management and security systems can be avoided. Situations in which the operator and collateral system not monitored, potential collision partners are involved. these are for example, pedestrians in the immediate vicinity of the clearance profile being used, unlimited Level crossings, road vehicles not clearing in time or parked at short notice Trailers or wagons when maneuvering commercial vehicles or rail vehicles Loading stations.

Ein gattungsbildendes Notfallsystem ist aus der DE 197 41 631 A1 bekannt. Bei jenem Not­ fallsystem werden über Schnittstellen Nutzdaten und Sensordaten aus mehreren Komponenten einer Eingabeeinheit auf der Basis eines Prozessdatenverkehrs an eine Rechen­ einheit weitergegeben. In der Recheneinheit werden die Sensordaten und die Nutzdaten durch ein EDV-Programm zu Steuerdaten für mehrere Komponenten einer Ausgabeeinheit verar­ beitet. Die Sensordaten enthalten Informationen zur Positionsbestimmung, zur Geschwindigkeit, zur Beschleunigung und zur Hinderniserkennung. Die Nutzdaten enthalten Informationen zum Fahrzeug, zur Fahrstrecke und zu möglichen Hindernissen. In dem EDV- Programm zur Situationserkennung werden die Sensordaten aus der Situationserkennung mit Hilfe der Nutzdaten bewertet und an Hand von vordefinierten Entscheidungskriterien Steuer­ befehle an die Aktuatoren der angeschlossenen x-by-wire Systeme gegeben. Die x-by-wire Systeme bestehen aus Brems-, Beschleunigungs- und Lenkeinrichtungen des Kraftfahrzeuges. Die Situationsbewertung berechnet hierbei eine Kolisionsstrategie, bei der in Abhängigkeit der Sitzbelegung die unbesetzten Bereiche des Kraftfahrzeuges zum Kolisionsobjekt gedreht werden.A generic emergency system is known from DE 197 41 631 A1. In that emergency case system, user data and sensor data are made up of several via interfaces Components of an input unit based on process data traffic to a computer unit passed on. The sensor data and the user data are processed in the computing unit a computer program for control data for several components of an output unit beitet. The sensor data contain information for position determination, for Speed, acceleration and obstacle detection. The user data included Information about the vehicle, the route and possible obstacles. In the EDP  The program for situation detection uses the sensor data from the situation detection With the help of the user data, tax is assessed using predefined decision criteria commands to the actuators of the connected x-by-wire systems. The x-by-wire Systems consist of braking, acceleration and steering devices of the motor vehicle. The situation assessment calculates a collision strategy that depends on the seat occupancy rotated the unoccupied areas of the motor vehicle to the object of collision become.

Aus der DE 198 42 827 A1 ist ein Videosystem zur Hinderniserkennung bekannt. Das Vide­ obild wird mit einem Scanner und einer Auswerteeinheit mit den Methoden der Mustererkennung auf Muster von typischerweise im Straßenverkehr auftauchenden Hinder­ nissen hin untersucht. Wird die Kontur eines Hindernisses mit hinreichender Wahrscheinlichkeit in der Auswerteeinheit erkannt und wird ein vorgegebener Sicherheitsab­ stand des Fahrzeuges zum erkannten Hindernis unterschritten, werden die Sicherheitssysteme des Fahrzeuges aktiv geschaltet, so daß sie im Falle der Kolision einsatzbereit sind. Man spricht hier von Precrashsensierungssystemen.A video system for obstacle detection is known from DE 198 42 827 A1. The vide obild comes with a scanner and an evaluation unit using the methods of Pattern recognition on patterns of obstacles that typically appear in traffic nissen examined. If the contour of an obstacle is sufficient Probability is recognized in the evaluation unit and a predefined security ab If the vehicle is below the detected obstacle, the safety systems are activated of the vehicle activated so that they are ready for use in the event of a collision. you speaks here of pre-crash sensing systems.

Aus der DE 44 07 757 A1 ist ein Hinderniserkennungssystem bekannt, bei dem aus den aktuellen Zustandsgrößen des Fahrzeuges ein voraussichtlicher Fahrweg abgeleitet wird. Mit einer Radareinheit wird der aktuelle Fahrweg auf Hindernisse abgetastet. Mit einem zweistu­ figen Algorithmus wird das Gefahrenpotential eines erkannten Hindernisses abgeschätzt. In einer ersten Stufe wird ermittelt, ob das Hindernis im aktuellen Fahrweg liegt und in einer zweiten Stufe wird ermittelt ob das erkannte Hindernis auch im voraussichtlichen Fahrweg liegt. Mit dem System ist es zum Beispiel möglich bei der Kurvenfahrt eines Fahrzeuges das Gefährdungspotential von in der Kurve als Hindernis erkannten Leitplanken entsprechend des Lenkeinschlages des Fahrzeuges richtig zu gewichten. Die Leitplanken sind in der Kurve nur dann ein Hindernis, wenn sie als Hindernis auch in den voraussichtlichen Fahrweg fallen, sprich wenn der Fahrer nicht lenkt oder zu schnell in Kurve fährt. From DE 44 07 757 A1 an obstacle detection system is known, in which the an expected route is derived from the current state variables of the vehicle. With A radar unit scans the current route for obstacles. With a two-step algorithm, the potential hazard of an identified obstacle is estimated. In A first stage determines whether the obstacle lies in the current route and in an second stage, it is determined whether the detected obstacle is also in the expected route lies. With the system it is possible, for example, when cornering a vehicle Hazard potential of guard rails identified as obstacles in the curve according to the To correctly weight the steering angle of the vehicle. The guardrails are only in the curve an obstacle if they also fall into the expected route as an obstacle, in other words when the driver is not steering or cornering too quickly.  

Aus der DE 199 21 238 A1 ist ein Sicherheits-Fahrsteuersystem für ein Fahrzeug mit einem Alarm und einem automatischen Bremssystem bekannt. Aus der Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum Hindernis und aus dem Abstand des Fahrzeuges zum Hindernis sowie anhand dreier verschiedener Bremsszenarien, einer Normalbremsung, einer Teilbremsung und einer Vollbremsung wird ermittelt, ob der zur Verfügung stehende Abstand des Fahrzeuges zum Hindernis noch für ein Normalbremsung, eine Teilbremsung oder eine Vollbremsung aus­ reicht. Übersteigt der aktuelle Bremsweg einer Normalbremsung, einer Teilbremsung oder einer Vollbremsung den Abstand zwischen Fahrzeug und Hindernis, wird dem Fahrer jeweils ein die Kolisionsgefahr charakterisierender Alarm angezeigt. Alternativ kann bei Kollisions­ gefahr auch eine automatisierte Bremsung eingeleitet werden.DE 199 21 238 A1 describes a safety travel control system for a vehicle with a Alarm and an automatic braking system known. From the relative speed of the Vehicle to the obstacle and from the distance of the vehicle to the obstacle and based on three different braking scenarios, normal braking, partial braking and one Full braking is determined whether the available distance of the vehicle to the Obstacle for a normal braking, a partial braking or a full braking off enough. If the current braking distance exceeds normal braking, partial braking or Full braking the distance between the vehicle and the obstacle, the driver an alarm characterizing the risk of collision is displayed. Alternatively, in the event of a collision automated braking can also be initiated.

Der erfindungsgemäße Beitrag gegenüber dem Stand der Technik wird hauptsächlich in zwei Neuerungen gesehen. Bei der ersten Neuerung handelt es sich um die Vernetzung der Sy­ stemkomponenten über einen Datenbus. Der Vorteil der hiermit erzielt wird, liegt in den standardisierten Prozeßverkehren. Standardisierte Schnittstellen und standardisierte Prozeß­ verkehre zwischen den einzelnen Systemkomponenten ermöglichen die Verwendung von ebenfalls standardisierten Sensoren und EDV Programmen, so daß nicht noch einmal das ganze System in allen Einzelheiten neu erfunden werden muß. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu den im Stand der Technik erbrachten Vorarbeiten, die von einer Verwendung von Standardisierten Schnittstellen und Prozeßverkehren noch weit entfernt waren.The contribution according to the invention compared to the prior art is mainly in two Seen innovations. The first innovation is the networking of the Sy stem components via a data bus. The advantage of this is that standardized process traffic. Standardized interfaces and standardized process traffic between the individual system components enables the use of also standardized sensors and computer programs, so that not again whole system must be reinvented in every detail. This is crucial Difference to the preparatory work carried out in the prior art, of a use were still a long way from standardized interfaces and process traffic.

Die zweite Neuerung ist die konsequente, unterschiedliche und getrennte Behandlung der Situationserkennung und der Situationsbewertung. Erfindungsgemäß wird die Situationsbe­ wertung auch auf die Bewertung der Hindernisse ausgedehnt. Die Bewertung der Hindernisse ist hierbei naturgemäß von der Situation unabhängig und hat deshalb ihre Entsprechung in einer eigenen Hindernisbibliothek und einer zur Situationserkennung parallelen Hindernis­ bewertung. Zwar wird auch in der DE 44 07 757 A1 von einer Beurteilung des Gefahrenpotentials eines Hindernisses gesprochen, gemeint ist in der DE 44 07 757 A1 je­ doch lediglich eine Situationsbewertung, ob das Hindernis in den prognostizierten Fahrweg fällt oder nicht. Das Hindernis selbst wird nicht bewertet. Durch die nicht durchgeführte Hindernisbewertung selbst ist es mit den Systemen aus dem Stand der Technik auch nicht möglich, eine auf das Hindernis abgestimmte, sinnvolle Auswahl von Sicherheitssystemen zu treffen.The second innovation is the consistent, different and separate treatment of the Situation detection and situation assessment. According to the situationbe Scoring also extended to the assessment of the obstacles. The assessment of the obstacles is naturally independent of the situation and therefore has its counterpart in an own obstacle library and an obstacle parallel to the situation detection rating. In DE 44 07 757 A1 an assessment of the Danger potential of an obstacle spoken, is meant in DE 44 07 757 A1 each but only a situation assessment of whether the obstacle is in the predicted route falls or not. The obstacle itself is not assessed. By not performing  It is also not obstacle assessment itself with the systems from the prior art possible to make a sensible selection of security systems tailored to the obstacle to meet.

Erfindungsgemäße Aufgabe ist es daher, ein Notfallsystem anzugeben, mit dem Gefahrensi­ tuationen erkannt und bewertet werden können und eine auf die Gefahrensituation abgestimmte, gezielte Auswahl der zu aktivierenden Sicherheitssysteme getroffen werden kann.The object of the invention is therefore to provide an emergency system with the danger tuations can be recognized and evaluated and one on the dangerous situation coordinated, targeted selection of the security systems to be activated can.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des unabhängigen An­ spruchs. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.According to the invention, this object is achieved by the features of the independent An entitlement. Further advantageous embodiments are contained in the subclaims.

Die Lösung gelingt durch ein im folgenden beschriebenes, fahrzeugbasiertes, rechnergestütz­ tes Notfallsystem. Über standardisierte Eingabeschnittstellen werden Nutz- und Sensordaten auf Basis eines konventionellen Prozessdatenverkehrs, vorzugsweise in Form eines bidirek­ tionalen Fahrzeugbussystems, z. B. eines sogenannten MVB (Multifunction Vehicle Bus) an eine Rechnereinheit weitergegeben und in der Rechnereinheit durch ein komplexes Notfall- Programm verarbeitet und nach erfolgter Verarbeitung und Bewertung ebenfalls an das Fahrzeugbussystem angeschlossene Ausgabeeinheiten Steuerdaten zur Aktivierung von Si­ cherheitssystemen weitergegeben. Das Notfallprogramm ergänzt hierbei eine sensorbasierte Situationserkennung durch eine übergeordnete Situationsbewertung. Bei der Situationsbe­ wertung wird anhand von vordefinierten Entscheidungkriterien aus den Eingangsgrößen der Zeitpunkt für die Aktivierung und die Auswahl der Sicherheitssysteme bestimmt.The solution is achieved by means of a vehicle-based, computer-assisted system described below emergency system. User and sensor data are transferred via standardized input interfaces based on conventional process data traffic, preferably in the form of a bidirect tional vehicle bus system, e.g. B. a so-called MVB (Multifunction Vehicle Bus) a computer unit passed on and in the computer unit by a complex emergency Program processed and after processing and evaluation also to the Output units connected to vehicle bus system Control data for activating Si security systems passed on. The emergency program complements a sensor-based one Situation detection through a higher-level situation assessment. At the situation evaluation is based on predefined decision criteria from the input variables of Time for activation and selection of security systems determined.

Mit der Erfindung werden hauptsächlich die folgenden Vorteile erzielt:
Durch das erfindungsgemäße Notfallsystem erhält ein Fahrzeug die Fähigkeit, eigenständig bzw. autonom Gefahrensituationen zu erkennen und zu bewerten. Für detektierte Gefahren­ situationen werden Berechnungen zur Unfallprognose durchgeführt, die prädiktiv, auf Basis von Situationsmerkmalen, Auskunft über Schwere und Ausmaß eines drohenden Unfalls geben. Die reproduzierbare und im Vergleich zum Triebfahrzeugführer wesentlich zuverläs­ sigere Informationsaufnahme und -weiterverarbeitung in einem durch das Unfallszenario vorgegebenen, begrenzten Zeitrahmen, liefert einen Beitrag zur Unfallvermeidung oder, wenn der Unfall nicht mehr zu vermeiden ist, einen Beitrag zur Unfallfolgenminderung.The main advantages of the invention are as follows:
The emergency system according to the invention gives a vehicle the ability to recognize and evaluate dangerous situations independently or autonomously. Calculations for the accident prognosis are carried out for detected danger situations, which provide predictive information based on situation characteristics about the severity and extent of an impending accident. The reproducible and, in comparison to the driver, much more reliable information acquisition and processing within a limited time frame specified by the accident scenario, makes a contribution to accident prevention or, if the accident can no longer be avoided, contributes to mitigating the consequences of the accident.

Die rechnergestütze Bewertung und Aktivierung der fahrzeuggestüzten Sicherheitssysteme erfolgt hierbei schneller als bei personengebundenen Entscheidungsabläufen und manueller Betätigung der Sicherheitssysteme durch den Fahrzeugführer. Das Rechnergestützte Notfall­ system hat keine Schrecksekunde zu überwinden und die Sensorsysteme sind der menschlichen Wahrnehmung zum Teil überlegen. Zum Beispiel ist die Radarabtastung des Verkehrsraumens auch dann noch zuverlässig möglich, wenn das menschliche Auge infolge Lichtmangels nichts mehr sieht. Computer-aided assessment and activation of vehicle-based security systems is faster than manual decision-making processes and manual Operation of the safety systems by the driver. The computerized emergency system has no second to overcome and the sensor systems are partly superior to human perception. For example, the radar scan is the Traffic space is still reliably possible when the human eye is affected Lack of light no longer sees anything.  

Das Notfallsystem ist prädiktiv. Durch Auswertung von in Form digitaler Streckenkarten verfügbarer Streckendaten kann in vorausschauender Weise die Fahrzeuggeschwindgkeit an die vorausliegende Fahrstrecke angeglichen werden, oder zumindest Warnungen an den Fahr­ zeugführer gegeben werden, daß die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit über der erlaubten Höchstgeschwindigkeit liegt. Dies ist insbesondere für Schienenfahrzeuge von Vorteil, da für Schienenfahrzeuge in der Regel ein vorgegebenes Fahrprofil existiert, das die Eigenschaften der Streckenbeschaffenheit und die Eigenschaften der Schienenfahrzeuge berücksichtigt und das Vorschriften zur erlaubten Höchstgeschwindigkeit und Markierungen für das Einleiten von Betriebsbremsungen enthält. Das Einhalten des vorgegebenen Fahrprofils kann mit dem Notfallsystem überwacht werden und bei schwerwiegenden Abweichungen vom vorgesehe­ nen Fahrprofil können durch das Notfallsystem Betriebsbremsungen oder Gefahrenbremsun­ gen eingeleitet werden.The emergency system is predictive. By evaluating digital route maps Available route data can predict the vehicle speed the route ahead is adjusted, or at least warnings to the driver Witness guides are given that the current vehicle speed above the allowed Top speed is. This is particularly advantageous for rail vehicles, because for Rail vehicles usually have a given driving profile that has the characteristics the route characteristics and the properties of the rail vehicles are taken into account and the regulations on the permitted maximum speed and markings for initiation of service braking. Maintaining the specified driving profile can be done with the Emergency system are monitored and in the event of serious deviations from the intended The emergency system can cause service braking or emergency braking be initiated.

Durch die Situationsbewertung können gezielt die der Gefahrensituation angepaßten Sicher­ heitssysteme ausgewählt werden. Es müssen unter Umständen nicht alle Sicherheitssysteme aktiviert werden. Zum Beispiel könnte in Schienenfahrzeugen bei geringfügiger Gefährdung der Fahrgäste das irreversible Aktivieren von Rückhaltesystemen in Form von Rückhaltenet­ zen in den Wagenabteilen unterbleiben.Through the situation assessment, the safeguards adapted to the dangerous situation can be targeted systems can be selected. Not all security systems may be required to be activated. For example, in rail vehicles with minor hazards the passengers the irreversible activation of restraint systems in the form of restraints zen in the wagon compartments.

Durch die vorauschauende Erkennung einer Gefahrensituation kann mit dem Notfallsystem eine Warnung an die Fahrgäste erfolgen. Insbesondere bei einem Schienenfahrzeug, das über einen sehr langen Anhalteweg verfügt und bei dem eine Kollision mit einem Hindernis unter Umständen schon 20 Sekunden vor der eigentlichen, unvermeidlichen Kollision erkannt wird, kann die verbleibende Zeit bis zur Kollision genutzt werden, um mit dem Notfallsystem die Fahrgäste zu warnen, damit die Fahrgäste z. B. noch Zeit haben, die Durchgangswege zu ver­ lassen und einen Sitzplatz einzunehmen.The predictive detection of a hazardous situation can help with the emergency system a warning to passengers. Especially for a rail vehicle that has has a very long stopping distance and a collision with an obstacle below Is detected 20 seconds before the actual, inevitable collision, the time remaining until the collision can be used to communicate with the emergency system To warn passengers so that passengers z. B. still have time to ver the passageways leave and take a seat.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen darge­ stellt und näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are set out below with reference to drawings provides and explained in more detail. Show it:  

Fig. 1 Komponenten, Struktur und Datenkommunikation eines erfindungsgemäßen Notfall­ systems, Fig. 1 components, structure and data communication system of an emergency according to the invention,

Fig. 2 ein mit dem erfindungsgemäßen Notfallsystem simuliertes Fahrprofil mit zwei unter­ schiedlichen Notfallsituationen, Fig. 2 is a simulated with the inventive emergency system driving profile with two difference union emergency situations,

Fig. 3 eine graphische Darstellung einer mit dem Notfallsystem durchgeführten Beispiel­ rechnung zur Unfallvermeidung in einer ersten simulierten Notfallsituation, Fig. 3 is a graphical representation of a study carried out with the emergency system sample calculation for avoiding accidents in a first simulated emergency situation,

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer mit dem Notfallsystem simulierten Bremsung in der ersten Notfallsituation, Fig. 4 is a graph of a simulated system with the emergency braking in the first emergency situation,

Fig. 5 eine graphische Darstellung für das Umschalten zwischen Betriebsbremsung und Ge­ fahrenbremsung in der ersten Notfallsituation, Fig. 5 is a graph illustrating the switching between braking operation and braking drive Ge in the first emergency situation,

Fig. 6 eine graphische Darstellung einer mit dem Notfallsystem durchgeführten Beispiel­ rechnung in einer zweiten Notfallsituation mit Kollision, Fig. 6 is a graphical representation of a study carried out with the emergency system in a second example of bill emergency situation with collision,

Fig. 7 eine graphische Darstellung einer mit dem Notfallsystem simulierten Bremsung in der zweiten Notfallsituation, Fig. 7 is a graph of a simulated with the emergency braking system in the second emergency situation,

Fig. 8 eine graphische Darstellung für das Umschalten zwischen Betriebsbremsung und Ge­ fahrensbremsung in der zweiten Notfallsituation. Fig. 8 is a graphical representation for switching between service braking and Ge brake braking in the second emergency situation.

Fig. 1 zeigt den grundlegenden Aufbau und die relevanten Teilsysteme des erfindungsgemä­ ßen Notfallsystems. Die Gesamtfunktionalität des Notfallsystems ist als modulares EDV- Programm in einer Recheneinheit enthalten. Über standardisierte Ein-/Ausgabeschnittstellen werden Nutzdaten und Steuerdaten auf Basis konventioneller Prozessdatenverkehre, vor­ zugsweise in Form eines bidirektionalen Fahrzeugbussystems, z. B. MVB (Multifunction Vehicle Bus), von einer Eingabeeinheit eingelesen und nach erfolgter Verarbeitung in der Rechnereinheit Steuerbefehle an eine Ausgabeeinheit weitergegeben. FIG. 1 shows the basic structure and the relevant subsystems of the inventive SEN emergency system. The overall functionality of the emergency system is contained in a computing unit as a modular EDP program. Using standardized input / output interfaces, user data and control data based on conventional process data traffic, preferably in the form of a bidirectional vehicle bus system, e.g. B. MVB (Multifunction Vehicle Bus), read by an input unit and after processing in the computer unit control commands passed on to an output unit.

Eigenschaften und Arbeitsweise der EingabeeinheitProperties and mode of operation of the input unit

Die Eingabeeinheit besteht aus einer Speichereinheit und einem Sensorblock. Zentrale Auf­ gabe der Eingabeeinheit ist es, die in der Rechnereinheit erforderlichen Daten zur Situations­ erkennung und Situationsbewertung zu generieren, vorzuverarbeiten und der Rechnereinheit zur Verfügung zu stellen. In der Speichereinheit sind statische Daten in Form von Fahrzeug­ daten, Streckendaten und einer Hindernisbibliothek abgespeichert. Diese werden während einer Unfallsituation nicht geändert. Über den Verlauf eines Fahrprofils können, initiert durch ein Verkehrsleit- und Sicherungssystem, gezielt Inhalte der Speichereinheit aktualisiert und angepaßt werden. Derartige Leit- und Sicherungsysteme sind im Bahnbereich flächendeckend etabliert, im Straßenbereich kommen sie in Ballungszentren zunehmend ebenfalls zum Ein­ satz.The input unit consists of a storage unit and a sensor block. Headquarters on The input unit is given the data required for the situation in the computer unit Generate detection and situation evaluation, preprocess and the computing unit to provide. Static data in the form of a vehicle are in the storage unit data, route data and an obstacle library. These will be during not changed in an accident situation. About the course of a driving profile, initiated by a traffic management and security system, targeted updates of the storage unit and be adjusted. Such control and security systems are nationwide in the railway sector established, they are also increasingly used in metropolitan areas sentence.

Die Systemkomponente Fahrzeugdaten enthält fahrdynamische Kennwerte des spezifischen mit dem Notfallsystem ausgerüsteten Fahrzeugs. Zu den Kennwerten zählen insbesondere die Maximalgeschwindigkeit und das Verzögerungsvermögen des betreffenden Fahrzeugtyps.The vehicle data system component contains driving dynamics parameters of the specific vehicle equipped with the emergency system. The characteristic values include in particular the Maximum speed and deceleration capacity of the vehicle type in question.

In der Systemkomponente Streckendaten ist der Streckenverlauf, in Form eines digitalisierten Streckenatlasses abgespeichert. Dieser Atlas entält insbesondere Angaben zur Streckenkilo­ metrierung, Positionen von Kreuzungsstellen und Bahnübergängen.In the route data system component, the route is in the form of a digitized Route atlas saved. This atlas contains information on the route kilo in particular metering, positions of crossing points and level crossings.

In der Systemkomponente Hindernisbibliothek sind charakteristische Daten zu typischen im Verkehrsgeschehen auftretenden Hindernissen abgelegt. Diese charakteristischen Daten un­ terstützen die Hinderniserkennungssensorik in der maschinellen Einordnung der detektierten Hindernisse und damit in der maschinellen Erkennung der Hindernisse, z. B. mit den Mitteln der optischen Mustererkennung. Die Hindernisbibliothek enthält darüber hinaus Angaben zu den geschätzen Massen der abgespeicherten Objekte, zu deren Abmessungen und zu deren geschätztem Schwerpunkt.In the system component obstacle library, characteristic data for typical in Obstacles arising from traffic. This characteristic data un support the obstacle detection sensor system in the mechanical classification of the detected  Obstacles and thus in the machine detection of the obstacles, e.g. B. with the means optical pattern recognition. The obstacle library also contains information on the estimated masses of the stored objects, their dimensions and their estimated focus.

Der Sensorblock enthält eine Positions- und Geschwindigkeits sowie eine Hinderniserken­ nungssensorik. Jede dieser Systemkomponenten aktualisiert die ermittelten Sensordaten im Takt des Fahrzeugbussystems und stellt in diesem Sinne quasi-kontinuierliche Daten über die aktuellen Bewegungsgrößen des Fahrzeugs und den aktuellen Zustand des Verkehrsraums zur Verfügung.The sensor block contains a position and speed as well as an obstacle detection voltage sensors. Each of these system components updates the determined sensor data in the Clock of the vehicle bus system and in this sense provides quasi-continuous data about the current movement variables of the vehicle and the current state of the traffic area Available.

Die Positions- und Geschwindigkeitssensorik ist für die Ermittlung der aktuellen Fahrzeugge­ schwindigkeit und Fahrzeugposition vorgesehen. Die Verfahren zur Geschwindigkeits- und Positionsermittlung von Schienenfahrzeugen sind vielfältig und basieren sowohl auf stre­ cken- als auch auf fahrzeugbasierter Technik. Die Art der Messdatengewinnung ist von se­ kundärer Bedeutung.The position and speed sensors are used to determine the current vehicle ge speed and vehicle position provided. The procedures for speed and Position determination of rail vehicles are diverse and are based on stre corner as well as vehicle-based technology. The type of measurement data acquisition is of se customer significance.

Für die fahrzeugautonome Erkennung von Hindernissen in der Umgebung des Fahrzeuges wird eine Hindernisserkennungssensorik eingesetzt. Im Straßenverkehr werden bereits fahr­ zeugbasierte Systeme zur Streckenvorschau eingesetzt. Ein Beispiel eines solches System ist der Abstandsregel-Tempomat Distronic von der DaimlerChrysler AG. Solche Systeme kon­ trollieren den Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen und verzögern oder beschleunigen selbsttätig bei einer Distanzverringerung oder Distanzerhöhung des eigenen Fahrzeuges rela­ tiv zum vorausfahrenden Fahrzeug. Für die Erfindung wird die Hinderniserkennung durch zusätzliche radar- oder videobasierte Systeme zur Mustererkennung ergänzt. Videosysteme zum selbsttätigen Erkennen der Verkehrsraumsituation werden ebenfalls von der DaimlerCh­ rysler AG in Versuchsfahrzeugen getestet. Wichtig ist die Qualität und die Anzahl der Hin­ dernisbeschreibungsmerkmale wie Entfernung zum Fahrzeug, Relativgeschwindigkeit zum Fahrzeug, Hindernisgröße, die die Hinderniserkennungssensorik an die Rechnereinheit zur Verfügung stellt. Die derzeit besten Ergebnisse liefert eine Kombination von Radar- und Videobildsensorik, die die Erkennung und erste Bewertung von Hindernissen in bis zu 300 Meter Entfernung ermöglicht.For autonomous detection of obstacles in the vehicle's surroundings an obstacle detection sensor system is used. Already driving in traffic tool-based systems for route preview are used. An example of such a system is the Distronic cruise control from DaimlerChrysler AG. Such systems con control the distance to vehicles in front and decelerate or accelerate automatically when reducing or increasing the distance of your own vehicle rela tiv to the vehicle in front. For the invention, the obstacle detection is done by additional radar- or video-based systems for pattern recognition added. video systems To automatically recognize the traffic situation, the DaimlerCh rysler AG tested in test vehicles. What is important is the quality and the number of trips Features such as distance to the vehicle, relative speed to the Vehicle, obstacle size, which the obstacle detection sensor system to the computer unit Provides. The combination of radar and video image sensor technology currently provides the best results,  the detection and initial assessment of obstacles in up to 300 Meters away.

Eigenschaften und Arbeitsweise der RecheneinheitProperties and mode of operation of the computing unit

Die Rechnereinheit enthält die Module Situationserkennung, Situationsbewertung, Steuerlo­ gik und Ablaufsteuerung. In der Ablaufsteuerung sind die Funktionen des Betriebsystems zusammengefaßt. Die Ablaufsteuerung verwaltet die Kommunikationsdienste und koordiniert den Informationsfluß innerhalb der Recheneinheit. Wichtig ist ein eindeutiger Datenfluß von der Situationserkennung zur Situationsbewertung und schließlich zur Steuerlogik. Die Steu­ erlogik überträgt schließlich die aus der Situationsbewertung gewonnenen Steuerdaten auf den Fahrzeugbus, so daß die Steuerdaten der Ausgabeeinheit und ihren Komponenten zur Verfügung stehen.The computer unit contains the modules situation detection, situation assessment, control gik and sequence control. The functions of the operating system are in the sequence control summarized. The sequential control system manages the communication services and coordinates them the flow of information within the computing unit. It is important to have a clear data flow from the situation detection for situation assessment and finally for control logic. The tax Finally, logic transfers the tax data obtained from the situation assessment the vehicle bus so that the control data of the output unit and its components for To be available.

Entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Informationsfluß werden die Nutzdaten von den Komponenten der Eingabeeinheit über den Fahrzeugbus der Situationserkennung zugeführt. In der ersten Bearbeitungsstufe der Situationserkennung werden die Nutzdaten signaltech­ nisch aufbereitet. Hierzu werden insbesondere die Methoden zur Signalfilterung, zur Signal­ normierung und zur Signalmittelwertbildung angewandt. Aus den normierten und aufberei­ teten Nutzdaten werden in der Situationserkennung weitere sekundäre, abgeleitete Größen gewonnen. Aus Position und Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird über deren zeitlichen Verlauf die Beschleunigung des Fahrzeugs und dessen aktueller Anhalteweg bestimmt. Aus der Entfernungsmessung der Hindernissensorik wird der aktuelle Abstand des Fahrzeugs zum Hindernis und daraus die benötigte Bremsverzögerung bestimmt, um vor dem Hindernis zum Stehen zu kommen. Weiterhin wird aus dem aktuellen Abstand zum Hindernis, der aktuellen Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeuges und dessen aktueller Geschwindigkeit die voraussichtliche relative Kollisionsgeschwindigkeit mit dem Hindernis bestimmt.In accordance with the information flow shown in FIG. 1, the useful data are fed from the components of the input unit to the situation detection via the vehicle bus. In the first processing stage of situation detection, the user data are processed using signal technology. For this purpose, the methods for signal filtering, signal standardization and signal averaging are used in particular. In the situation detection, further secondary, derived variables are obtained from the standardized and prepared user data. The acceleration and acceleration of the vehicle and its current stopping distance are determined from the position and speed of the vehicle. From the distance measurement of the obstacle sensor system, the current distance of the vehicle from the obstacle and the braking deceleration required are determined in order to stop in front of the obstacle. Furthermore, the expected relative collision speed with the obstacle is determined from the current distance to the obstacle, the current acceleration or deceleration of the vehicle and its current speed.

In dem Modul Situationsbewertung wird aus den aufbereiteten Nutzdaten und aus den daraus abgeleiteten Daten sowie aus den Daten der Hinderniserkennung und der Hindernisbibliothek eine Unfall-Prognose gewonnen. Die Unfall-Prognose enthält verschiedenene Bewertungsstu­ fen zur Gefahrensituation. Jeder Bewertungsstufe sind Handlungsmaßnahmen zugeordnet. Die Situationsbewertung wählt aus den Bewertungsstufen der Unfallprognose eine aktuell zweckmäßige Bewertungsstufe aus und leitet die Handlungsmaßnahmen der ausgewählten Bewertungsstufe an die Steuerlogik weiter, die aus den Handlungsmaßnahmen Steuerdaten für die angeschlossenen Komponenten der Ausgabeeinheit erzeugt.In the situation assessment module, the processed user data and the resulting data are used derived data as well as from the data of the obstacle detection and the obstacle library  won an accident forecast. The accident forecast contains various assessment stages to the dangerous situation. Actions are assigned to each assessment level. The situation assessment selects a current one from the assessment levels of the accident forecast appropriate assessment level and directs the action measures of the selected Assessment level to the control logic, the tax data from the action measures generated for the connected components of the output unit.

Zwei Beispiele für die Arbeitsweise der Situationsbewertung werden im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 8 näher erläutert. Wichtigstes Bewertungskriterium und damit auch wichtigstes Auswahlkriterium für die Handlungsmaßnahmen entsprechend der Unfall-Prognose ist der Vergleich des prognostizierten Minimalen Anhalteweges des Fahrzeuges mit dem ermittelten Restweg zum Hindernis. Besteht die Gefahr, daß der Anhalteweg den Restweg übersteigt und ergibt eine Bewertung des erkannten Hindernisses, daß eine Gefahr für das Fahrzeug und dessen Insassen von dem Hindernis ausgeht, dann wird eine Gefahrenbremsung eingeleitet.Two examples of how the situation assessment works are explained in more detail in connection with FIGS. 2 to 8. The most important evaluation criterion and thus also the most important selection criterion for the action measures in accordance with the accident prognosis is the comparison of the predicted minimum stopping distance of the vehicle with the determined distance to the obstacle. If there is a risk that the stopping distance will exceed the remaining distance and an evaluation of the detected obstacle will result in a danger to the vehicle and its occupants from the obstacle, an emergency braking is initiated.

Ist bei Erkennung eines Hindernisses zunächst noch genügend Abstand zum Hindernis vor­ handen, so daß der Restweg den voraussichtlichen Anhalteweg deutlich übersteigt, kann zu­ nächst mit einer Verringerung der Geschwindigkeit mittels normaler Betriebsbremsung vor­ beugend gehandelt werden. Durch laufende Verfolgung der weiteren Situationserkennung kann sich die Situationsbewertung ändern und eine andere Bewertungsstufe der Unfallprog­ nose mit anderen Handlungsmaßnahmen für die Steuerlogik ausgewählt werden. Zum Bei­ spiel kann sich das Hindernis wieder aus dem Fahrweg entfernen, so daß keine Gefahr mehr besteht. Oder das Hindernis wird bei Annäherung des Fahrzeugs als deutlich gefährlicher erkannt als ursprünglich eingestuft, weil sich z. B. das Hindernis nun auf das Fahrzeug aktiv zubewegt, so daß eine Kollision plötzlich viel wahrscheinlicher wird und nun stärker verzö­ gert werden muß.If an obstacle is detected, there is still sufficient distance to the obstacle act so that the remaining distance significantly exceeds the anticipated stopping distance, too next with a reduction in speed using normal service braking be acted in a defensive manner. By continuously monitoring the further situation detection the situation assessment can change and a different assessment level of the accident prog can be selected with other measures for the control logic. For the case game can remove the obstacle from the road, so that no more danger consists. Or the obstacle becomes significantly more dangerous when the vehicle approaches recognized as originally classified because z. B. the obstacle is now active on the vehicle moved so that a collision is suddenly much more likely and now decelerates more needs to be changed.

Die Steuerlogik innerhalb der Recheneinheit fungiert als Bindeglied zwischen der Situations­ bewertung und den Komponenten der Ausgabeeinheit. Die Steuerlogik übermittelt über den Fahrzeugbus die für die Komponenten der Ausgabeeinheit entsprechend der Unfall-Prognose vorgesehenen Steuerdaten. Weiterhin überwacht die Steuerlogik die Kommunikation mit den Komponenten der Ausgabeeinheit und überwacht die Ausführung der mit den Steuerdaten eingeleiteten Handlungsmaßnahmen der einzelnen Komponenten der Ausgabeeinheit.The control logic within the computing unit acts as a link between the situations evaluation and the components of the output unit. The control logic communicates via the Vehicle bus for the components of the output unit according to the accident forecast  provided tax data. The control logic also monitors communication with the Components of the output unit and monitors the execution of the control data action taken for the individual components of the output unit.

Eigenschaften und Arbeitsweise der AusgabeeinheitProperties and mode of operation of the output unit

Die Ausgabeeinheit besteht insbesondere aus den Komponenten Antriebs- und Bremssystem, Warnsystem, Aktivierbare Energieverzehrelemente, aktivierbare Insassenschutzsysteme. Weitere Komponenten wie z. B. ein automatisches Notrufsystem sind denkbar.The output unit consists in particular of the drive and brake system components, Warning system, activatable energy consumption elements, activatable occupant protection systems. Other components such as B. an automatic emergency call system are conceivable.

Im Antriebs- und Bremssystem werden die Beschleunigungs- und Bremsbefehle der Steuer­ logik von angesteuerten Aktoren ausgeführt.In the drive and braking system, the acceleration and braking commands become the control logic of controlled actuators.

Durch das Warnsystem werden die beteiligten Prozeßpartner, wie Fahrzeugführer, Passagiere, potentielle Kollisionspartner sowie die Umgebung situations- und teilnehmerbezogen infor­ miert. Beispielsweise kann der potentielle Kollisionspartner durch Sirenen oder Lichtsignale gewarnt werden. Bei Schienenfahrzeugen ist es auch denkbar im Falle einer Kollisionsgefahr den entgegenkommenden Zug über das Leitsystem von der Kollisionsgefahr zu informieren und gegebenenfalls eine Bremsung beider Kollisionspartner einzuleiten.The process partners involved, such as vehicle drivers, passengers, potential collision partners as well as the environment related to the situation and participants mized. For example, the potential collision partner through sirens or light signals be warned. In the case of rail vehicles, it is also conceivable in the event of a risk of collision to inform the oncoming train of the collision risk via the control system and if necessary initiate braking of both collision partners.

Hauptfunktion der aktivierbaren Energieverzehrelemente ist der gezielte und geordnete Ab­ bau von Stoßenergien in Folge einer Kollision. Die Aktivierung dieser Deformationselemente ist von deren Aktivierungsdauer, deren Wirkungsbereich und den Steuerdaten aus der Unfall­ prognose abhängig.The main function of the activatable energy consumption elements is the targeted and ordered Ab construction of impact energy as a result of a collision. The activation of these deformation elements is from their activation duration, their area of effect and the tax data from the accident forecast dependent.

Aktivierbare Insassenschutzsysteme sollen verhindern, daß Passagiere durch massive Brem­ sungen oder durch Kollision mit einem Hinderniss zu Schaden kommen. Im Bereich des Kraftfahrzeuges sind diese Schutzsysteme z. B. Airbags, Gurtstraffer, Gurtkraftbegrenzer oder Trennschalter für das Batteriehauptkabel. Bei Schienenfahrzeugen denkt man an Rückhalte­ systeme für Gepäckstücke und für Personen, z. B. in Form von auslösbaren Fangnetzen. Activable occupant protection systems are intended to prevent passengers from using massive brakes solutions or collision with an obstacle. In the area of Motor vehicle, these protection systems such. B. airbags, belt tensioners, belt force limiters or Disconnect switch for the main battery cable. With rail vehicles, one thinks of restraints systems for luggage and for people, e.g. B. in the form of triggerable safety nets.  

Zur Erläuterung der Funktionsweise des Notfallsystems wird im folgenden Bezug genommen auf die Fig. 2 bis 8. Die Fig. 2 bis 8 enthalten simulierte Berechnungen, die mit dem Simulationsprogramm Matlab/Simulink für ein Zugmodell durchgeführt wurden. Dies be­ deutet keine Beschränkung des Notfallsystems auf Schienenfahrzeuge. Die gleichen physika­ lischen Zusammenhänge gelten auch für Kraftfahrzeuge, so daß das Notfallsystem grundsätz­ lich auch für Kraftfahrzeuge geeignet ist.To explain the mode of operation of the emergency system, reference is made below to FIGS. 2 to 8. FIGS. 2 to 8 contain simulated calculations which were carried out using the Matlab / Simulink simulation program for a train model. This means that the emergency system is not restricted to rail vehicles. The same physical contexts also apply to motor vehicles, so that the emergency system is also suitable for motor vehicles.

In Fig. 2 sind exemplarisch über der Zeit das aus den Streckendaten gewonnene erlaubte Fahrprofil und das tatsächliche (simulierte) Fahrprofil aufgetragen. Man erkennt eine vorge­ sehene reguläre Haltestelle und eine erste Notfallsituation mit außerplanmäßigem Nothalt sowie eine zweite Notfallsituation, die mit einer Kollision endet. Die erste Notfallsituation wird zum Zeitpunkt TN1 vom Notfallsystem erkannt. Die zweite Notfallsituation wird zum Zeitpunkt TN2 vom Notfallsystem erkannt. Die Arbeitsweise des Notfallsystems in der ersten Notfallsituation wird im folgenden in den Fig. 3 bis 5 näher erläutert. Die Arbeitsweise des Notfallsystems in der zweiten Notfallsituation wird in den Fig. 6 bis 8 behandelt.In Fig. 2 are exemplary over time the recovered from the route data allowed driving profile and the actual (simulated) driving profile applied. You can see a planned regular stop and a first emergency situation with an unscheduled emergency stop as well as a second emergency situation that ends with a collision. The first emergency situation is recognized by the emergency system at time T N1 . The second emergency situation is recognized by the emergency system at time T N2 . The mode of operation of the emergency system in the first emergency situation is explained in more detail below in FIGS. 3 to 5. The operation of the emergency system in the second emergency situation is dealt with in FIGS. 6 to 8.

Sobald die Hindernissensorik ein Hindernis auf der vorausliegenden Strecke erkannt hat, wird das Notfallsystem zum Zeitpunkt TN1 eingeschaltet. Daraufhin beginnt das System mit der laufenden Messung des verbleibenden Restwegs zwischen Fahrzeug und Hindernis. Aus dem Restweg s, der aktuellen relativen Fahrzeuggeschwindigkeit vrel und der aktuellen tatsächli­ chen Bremsverzögerung α wird laufend eine voraussichtliche Kollisiongeschwindigkeit vkoll geschätzt, die im einfachsten Fall aus den Bewegungsgleichungen gemäß
As soon as the obstacle sensor system detects an obstacle on the route ahead, the emergency system is switched on at time T N1 . The system then begins to measure the remaining distance between the vehicle and the obstacle. From the distance to go s, the current relative vehicle speed v rel and the current actual braking deceleration α, an expected collision speed v coll is continuously estimated, which in the simplest case is based on the equations of motion

berechnet werden kann.can be calculated.

Zeitlich parallel wird in der Recheneinheit aus dem aktuell verbleibenden Restweg und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit vrel relativ zum Hindernis, die Bremsverzögerung αmin berechnet, die benötigt wird, um das Fahrzeug noch vor dem Hindernis zum Stehen zu brin­ gen. Im einfachsten Fall ergibt sich für αmin
The braking deceleration α min that is required to bring the vehicle to a stop before the obstacle is calculated in parallel in the arithmetic unit from the currently remaining distance and the current vehicle speed v rel relative to the obstacle. In the simplest case, for α min

Der Vergleich der tatsächlichen Bremsverzögerung und der benötigten Bremsverzögerung ist in dem Diagramm der Fig. 4 aufgetragen. Trotz der Hinderniserkennung zum Zeitpunkt TN1 wird von dem Notfallsystem noch keine Gefahrenbremsung eingeleitet. Zunächst wird viel­ mehr mit einer Betriebsbremsung die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert und die Gefahren­ situation mit dem Sensorblock und der Speichereinheit, sowie deren Komponenten, weiterhin beobachtet und bewertet. Solange das Fahrzeug auf dem verbleibenden Restweg sicher zum Stehen kommen kann, besteht zunächst kein Anlaß eine Gefahrenbremsung einzuleiten. Erst wenn die mindest benötigte Verzögerung αmin einen Grenzwert αGr überschreitet, wird in dem gewählten Situationsbeispiel zum Zeitpunkt TG1 eine Gefahrenbremsung eingeleitet. Sobald die tatsächliche gemessene Bremsverzögerung die benötigte Bremsverzögerung überschreitet erkennt das Notfallsystem, daß eine Kollision nicht mehr bevorsteht. Die Aktivierung der Warnsysteme, der Energieverzehrelemente und der Insassenschutzsysteme durch das Notfall­ system unterbleibt in der ersten simulierten Notfallsituation. Das Schienenfahrzeug kommt zu dem in Fig. 2 simulierten Nothalt ohne Kollision. In Fig. 5 ist nochmals zur Verdeutlichung das Umschalten von der Betriebsbremsung, beginnend am Zeitpunkt TN1, auf eine Gefahren­ bremsung, beginnend zum Zeitpunkt TG1 protokolliert.The comparison of the actual braking deceleration and the required braking deceleration is plotted in the diagram in FIG. 4. Despite the obstacle detection at time T N1 , the emergency system does not yet initiate emergency braking. First, service braking reduces the vehicle speed and the danger situation with the sensor block and the storage unit, as well as their components, continues to be observed and evaluated. As long as the vehicle can safely stop on the remaining way, there is no reason to initiate emergency braking. Only when the minimum required deceleration α min exceeds a limit value α Gr is an emergency brake initiated in the selected situation example at time T G1 . As soon as the actual measured braking deceleration exceeds the required braking deceleration, the emergency system recognizes that a collision is no longer imminent. The activation of the warning systems, the energy consumption elements and the occupant protection systems by the emergency system does not take place in the first simulated emergency situation. The rail vehicle comes to the emergency stop simulated in FIG. 2 without a collision. In Fig. 5 the switching from the service braking, beginning at the time T N1 , to a hazard braking, starting at the time T G1 is logged again for clarification.

Ein Unfallscenario mit Kollision ist in der zweiten Notfallsituation ab dem Zeitpunkt TN2 in den Fig. 6 bis 8 simuliert und graphisch dargestellt. Wie im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 5 bereits beschrieben wird auch bei diesem Unfallscenario der Restweg zum Hindernis laufend gemessen und eine voraussichtliche relative Kollisionsgeschwindigkeit mit dem Hin­ dernis geschätzt (Fig. 6). In Fig. 7 ist der Vergleich der benötigten Verzögerung mit der ge­ messenen Bremsverzögerung graphisch dargestellt. Bei dem Unfallscenario der Fig. 7 wird zur Zeit TN2 vom Notfallsystem eine Gefahrensituation erkannt. Das System leitet zunächst jedoch keine Maßnahmen ein, weil in der Situationsbewertung das Hindernis zunächst als zu unbedeutend klassifiziert wurde. Bei weiterer Annäherung an das Hindernis ändert sich die Situationsbewertung und es wird eine Betriebsbremsung zum Zeitpunkt TB2 eingeleitet. Zeit­ lich parallel wird laufend die benötigte Bremsverzögerung aus den Sensordaten und den Fahrzeugdaten berechnet. Die benötigte Bremsverzögerung steigt trotz Betriebsbremsung weiter an. In dem Unfallscenario der zweiten Notfallsituation wurde die für Schienenfahrzeu­ ge je nach Witterungsbedingungen maximal mögliche Bremsverzögerung von αGR = 2,7-3 m/s2 als Grenzkriterium für die Einleitung einer Gefahrenbremsung gewählt. Dieser kritische Grenzwert wird zum Zeitpunkt TG2 erreicht und überschritten. Sobald die benötigte Brems­ verzögerung die aus den Fahrzeugdaten bekannte maximal mögliche Bremsverzögerung ü­ berschreitet steht für das Notfallsystem fest, daß eine bevorstehende Kollision mit dem de­ tektierten Hindernis nicht mehr zu vermeiden ist. Der verbleibende Restweg bis zum Hinder­ nis und damit die verbleibende Restzeit bis zur Kollision wird von dem Notfallsystem ge­ nutzt, um die passiven Sicherungssysteme, wie Warnsystem, aktivierbare Energieverzehrele­ mente und Insassenschutzsysteme in Betrieb zu setzen. Die zweckmäßige Auswahl der passi­ ven Sicherungssysteme hängt hierbei von der Situationsbewertung ab. Entsprechend der Art (entgegenkommender Zug, Baumstamm, u. s. w.) des detektierten Hindernisses und seiner von der Situationsbewertung mit Hilfe der Hindernisdatenbank geschätzten Masse, erfolgt die Auswahl der zu aktivierenden Sicherheitselemente, abgestuft im Verhältnis zu der Größe des Hindernisses und seiner voraussichtlichen Masse. Die aktivierbaren Energieverzehrelemente und Insassenschutzsysteme werden nur dann aktiviert, wenn die Situationsbewertung ergeben hat, daß von dem Hindernis eine Gefahr der massiven Schädigung für das Fahrzeug und eine Verletzungsgefahr für die Insassen ausgeht.An accident scenario with a collision is simulated and represented graphically in the second emergency situation from the time T N2 in FIGS. 6 to 8. As already described in connection with FIGS. 3 to 5, the remaining distance to the obstacle is also continuously measured in this accident scenario and an expected relative collision speed is estimated with the obstacle ( FIG. 6). In Fig. 7, the comparison of the required deceleration with the measured braking deceleration is shown graphically. In the accident scenario of FIG. 7 is a danger situation is detected at time T N2 from the rescue system. The system initially does not initiate any measures because the obstacle was initially classified as too insignificant in the situation assessment. When the obstacle is approached further, the situation assessment changes and service braking is initiated at time T B2 . The required braking deceleration is continuously calculated from the sensor data and the vehicle data in parallel. The required braking deceleration continues to increase despite service braking. In the accident scenario of the second emergency situation, the maximum possible braking deceleration of α GR = 2.7-3 m / s 2 for rail vehicles depending on the weather conditions was chosen as the limit criterion for initiating emergency braking. This critical limit value is reached and exceeded at time T G2 . As soon as the required braking deceleration exceeds the maximum possible braking deceleration known from the vehicle data, it is clear to the emergency system that an impending collision with the detected obstacle can no longer be avoided. The remaining distance to the obstacle, and thus the remaining time to the collision, is used by the emergency system to put the passive safety systems, such as the warning system, activatable energy consumption elements and occupant protection systems into operation. The appropriate selection of passive protection systems depends on the situation assessment. Depending on the type (oncoming train, tree trunk, etc.) of the detected obstacle and its mass estimated from the situation assessment with the help of the obstacle database, the safety elements to be activated are selected, graded in relation to the size of the obstacle and its expected mass. The energy consumption elements and occupant protection systems that can be activated are only activated if the situation assessment has shown that the obstacle poses a risk of massive damage to the vehicle and a risk of injury to the occupants.

Ein anderes Bewertungskriterium für die Gefährlichkeit des detektierten Hindernisses ist die geschätze Kollisionsgeschwindigkeit vKoll. Je höher die geschätze Kollisionsgeschwindigkeit desto größer wird der zu erwartende Schaden sein. Da in die geschätzte Kollisionsgeschwin­ digkeit auch die Geschwindigkeit eingeht, mit dem sich ein potentieller Kollisonspartner auf das Fahrzeug zubewegt, können mit dem Entscheidungskriterium der geschätzten Kollisions­ geschwindigkeit, die Sicherheitssysteme auch dann ausgelöst werden, wenn sich das mit dem Notfallsystem ausgerüstete Fahrzeug in Ruhe befindet. Hierdurch können Insassen auch ge­ gen Aufprallunfälle in einem stehenden Fahrzeug abgesichert werden.Another evaluation criterion for the dangerousness of the detected obstacle is the estimated collision speed v coll . The higher the estimated collision speed, the greater the damage to be expected. Since the estimated collision speed also includes the speed at which a potential collision partner moves towards the vehicle, the decision criterion for the estimated collision speed means that the safety systems can also be triggered when the vehicle equipped with the emergency system is at rest. In this way, occupants can also be protected against impact accidents in a stationary vehicle.

Claims (10)

1. Fahrzeugbasiertes Notfall-System für die Fahrzeug autonome Unfalldiagnose,
bei dem über standardisierte Schnittstellen Nutzdaten und Sensordaten aus mehreren Komponenten einer Eingabeeinheit auf der Basis eines Prozessdatenverkehrs an eine Rechnereinheit weitergegeben werden und in der Rechnereinheit die Nutzdaten und die Sensordaten durch ein modulares EDV-Programm zu Steuerdaten für mehrere Kompo­ nenten einer Ausgabeeinheit verarbeitet werden,
bei dem die Sensordaten Informationen zur Positionsbestimmung, zur Geschwindigkeit, zur Beschleunigung und zur Hinderniserkennung enthalten,
bei dem die Nutzdaten Informationen zum Fahrzeug, zur Fahrstrecke und zu möglichen Hindernissen enthalten,
wobei,
in einem ersten EDV-Programm Modul zur Situationserkennung die Sensordaten ausge­ wertet werden und in einem zweiten EDV-Programm Modul zur Situationsbewertung die Daten aus der Situationserkennung mit Hilfe der Nutzdaten bewertet werden und an Hand von vordefinierten Entscheidungskriterien Steuerbefehle über den Zeitpunkt der Aktivierung und die Auswahl von Sicherheitssystemen an eine Steuerlogik weitergeleitet werden
und von der Steuerlogik Steuerdaten auf den Fahrzeugbus zur Aktivierung der ange­ schlossenen und ausgewählten Sicherheitssysteme gegeben werden.1. Vehicle-based emergency system for vehicle autonomous accident diagnosis,
in which useful data and sensor data from several components of an input unit are passed on to a computer unit on the basis of process data traffic, and in the computer unit the user data and sensor data are processed by a modular EDP program into control data for several components of an output unit,
where the sensor data contains information on position determination, speed, acceleration and obstacle detection,
where the user data contain information about the vehicle, the route and possible obstacles,
in which,
In a first computer program module for situation detection, the sensor data are evaluated and in a second computer program module for situation evaluation, the data from the situation detection are evaluated with the help of the user data and, based on predefined decision criteria, control commands about the time of activation and selection from security systems to a control logic
and control data from the control logic to the vehicle bus to activate the connected and selected safety systems. 2. Notfallsystem nach Anspruch 1, bei dem die Sicherheitssysteme aus einem Antriebs- und Bremssystem oder einem Warnsystem oder aus aktivierbaren Energieverzehrelementen oder aus aktivierbaren Insassenschutzsystemen bestehen. 2. Emergency system according to claim 1, wherein the security systems from a drive and Brake system or a warning system or from activatable energy consumption elements or consist of activable occupant protection systems.   3. Notfallsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Sensoren zur Hinderniserkennung aus radar- und videobasierten Systemen bestehen.3. Emergency system according to claim 1 or 2, wherein the sensors for obstacle detection consist of radar and video based systems. 4. Notfallsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem aus den Sensordaten der Rest­ weg vom Fahrzeug bis zum Hindernis bestimmt wird.4. Emergency system according to one of claims 1 to 3, in which the rest of the sensor data is determined away from the vehicle to the obstacle. 5. Notfallsystem nach Anspruch 4, bei dem aus dem Restweg eine mindest benötigte Bremsverzögerung (αmin) bestimmt wird, mit der das Fahrzeug vor dem Hindernis zum Stehen kommt.5. Emergency system according to claim 4, in which from the remaining distance a minimum required braking deceleration (α min ) is determined with which the vehicle comes to a stop in front of the obstacle. 6. Notfallsystem nach Anspruch 5, bei dem ein Entscheidungkriterium aus einem Grenz­ wert für die mindest benötigte Bremsverzögerung (αGR) besteht.6. Emergency system according to claim 5, wherein a decision criterion consists of a limit value for the minimum required braking deceleration (α GR ). 7. Notfallsystem nach Anspruch 6, bei dem von der Situationsbewertung eine Gefahren­ bremsung eingeleitet wird, wenn die mindest benötigte Bremsverzögerung den festge­ legten Grenzwert für diese Bremsverzögerung (αGR) überschreitet.7. Emergency system according to claim 6, in which the situation assessment initiates braking when the minimum required braking deceleration exceeds the defined limit for this braking deceleration (α GR ). 8. Notfallsystem nach Anspruch 5, bei dem von der Situationsbewertung eine Gefahren­ bremsung eingeleitet wird, wenn die mindest benötigte Bremsverzögerung (αmin) die aus den Nutzdaten der Informationen zum Fahrzeug bekannte maximal mögliche Bremsver­ zögerung des Fahrzeugs erreicht.8. Emergency system according to claim 5, in which the situation assessment initiates braking when the minimum required braking deceleration (α min ) reaches the maximum possible braking deceleration of the vehicle known from the useful data of the vehicle information. 9. Notfallsystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem von der Situationsbewertung in Abhän­ gigkeit der geschätzten Masse des detektierten Hindernisses weitere Sicherheitssysteme aktiviert werden.9. Emergency system according to claim 7 or 8, in which depend on the situation assessment in the estimated mass of the detected obstacle other security systems to be activated. 10. Notfallsystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem von der Situationsbewertung in Abhän­ gigkeit der geschätzten Kollisionsgeschwindigkeit (vKoll) weitere Sicherheitssysteme aus­ gelöst werden.10. Emergency system according to claim 7 or 8, in which further safety systems are triggered from the situation assessment as a function of the estimated collision speed (v coll ).
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