Vor
allem in innerstädtischen
Verkehrsnetzen aber auch außerhalb
ist ein geregelter Verkehrsfluss ohne Lichtsignalanlagen nicht denkbar.
Die Verkehrsteilnehmer, die sich über die verschiedenen Zufahrten
einer Straßenkreuzung
nähern,
erhalten über Lichtzeichen
Freigabe- oder Sperrsignale, die von Signalgebern der Lichtsignalanlage
erzeugt werden. Der Schaltzustand der Signalgeber wird durch ein
in einem Steuergerät
der Lichtsignalanlage ablaufendes Signalprogramm gesteuert. Hier
unterscheidet man Festzeitsteuerungen, bei welchen die Signalprogramme
nach einer festgelegten Tageszeit- oder Wochentag-Automatik ablaufen,
von verkehrsabhängigen
Steuerungen, wo die Signalprogramme innerhalb der Grenzen eines
vorgegebenen Rahmenplans durch die Verkehrsteilnehmer beeinflusst
werden können.
Beispiele für
solche Beeinflussungen durch Verkehrsteilnehmer sind eine erhöhte Verkehrsnachfrage,
die durch straßenseitige
Detektoren feststellbar ist, oder Freigabeanforderungen individueller Verkehrsteilnehmer,
die durch Taster an Fußgängerüberwegen
oder durch in die Fahrbahndecke eingelassene Induktionsschleifen
an verkehrsschwachen Kreuzungszufahrten festgestellt werden. Die
Steuergeräte
von Lichtsignalanlagen sind außer
mit den Signalgebern und den genannten Verkehrsdetektoren meist
mit einer kommunalen Verkehrsrechnerzentrale verbunden, in der die
von den Verkehrsdetektoren an den Kreuzungen ermittelten Verkehrszustände ausgewertet
werden, um die Lichtsignalanlagen eines Verkehrsbereiches nach übergeordneten
Verkehrsstrategien – etwa
einer Grünen
Welle – aufeinander
abzustimmen.
Für die genannten
Freigabeanforderungen individueller Verkehrsteilnehmer ist keine
den Verkehrsteilnehmer eigene Ausrüstung erforderlich, es genügt die vom
Betreiber zur Verfügung
gestellte Infrastruktur. Ein Sonderfall stellt die Priorisierung
des öffentlichen
Personennahverkehrs (ÖPNV)
dar. Hier verfügt
der Fahrzeugführer
eines öffentlichen
Transportmittels, etwa eines Stadtbusses, über ein Assistenzsystem, welches
aus einer straßenseitigen,
mit dem Steuergerät
einer Lichtsignalanlage verbundenen Kommunikationseinrichtung und
einer mit dieser wechselwirkenden fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung
besteht. Nähert
sich das Fahrzeug einer derartigen lichtsignalgesteuerten Straßenkreuzung,
so kann der Fahrzeugführer über die
fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung ein Signal an die straßenseitige
Kommunikationseinrichtung senden. Das Signal beeinflusst den Ablauf
des Signalprogramms im Steuergerät
derart, dass das Fahrzeug bei Erreichen der Straßenkreuzung ein Freigabesignal
erhält,
um ohne Wartezeit die Kreuzung passieren zu können.
Im
Bereich des Individualverkehrs sind derartige, zwischen Fahrzeug
und Lichtsignalanlage kommunizierende Fahrerassistenzsysteme nicht
bekannt. Hingegen kennt man dort hinlänglich Navigationssysteme,
die einen Fahrzeugführer
hinsichtlich der Orientierung in unbekannten Verkehrsgebieten eines
Verkehrswegenetzes unterstützen.
Der Fahrer wird von solchen Zielführungssystemen bild- und gegebenenfalls
ton-unterstützt
von einem Ausgangsort längs
einer vom System anhand vorgebbarer Stützpunkte ermittelten Route
zu einem wählbaren
Zielort geführt.
Hierfür
sind wesentlich ein Positionsermittlungssystem (GPS) und umfangreiche
kartografische Datenbestände.
Der Einsatz solcher Navigationssysteme verursacht mit unter erhebliche
Kosten durch die erforderliche Kommunikation über ein Mobilfunknetz (GSM).
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrerassistenzsystem
der eingangs genannten Art bereit zu stellen, dass sowohl den Komfort
eines Fahrzeugführers
durch zusätzli che
Informationen als auch dessen Sicherheit im Straßenverkehr an Kreuzungen erhöht.
Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein gattungsgemäßes Assistenzsystem
für einen
Fahrzeugführer, bei
dem die Kommunikationseinrichtungen zur drahtlosen Datenübertragung
mindestens vom Steuergerät
zum Fahrzeug in einem Nahbereich ausgebildet sind. Erfindungswesentlich
ist hierbei die Übertragungsrichtung
vom Steuergerät
der Lichtsignalanlage hin zu Fahrzeugen, die sich der Kreuzung nähern oder
in einer Warteschlange von Fahrzeugen vor einer Haltelinie an der
Kreuzung stehen. Aus den Daten der Steuerung der Lichtsignalanlage
können wertvolle
Fahrerinformationen gewonnen werden, die rechtzeitig und in fahrergerechter
Form präsentiert
dessen Komfort und Sicherheit im Verkehrsbereich einer Straßenkreuzung
erhöhen
können.
Die drahtlose Datenübertragung
ist dabei kurzreichweitig, d.h. in einem Nahbereich, der sich von
einer straßenseitigen
Kommunikationseinrichtung maximal bis etwa zum nächsten benachbarten Knotenpunkt
erstreckt. Hierdurch muss nicht auf teure Mobilfunknetze zurückgegriffen
werden, die kurzreichweitige Datenübertragung kann vielmehr für den Fahrer
kostenfrei zur Verfügung
gestellt werden.
Vorzugsweise
ist die Datenübertragung
von der straßenseitigen
Kommunikationseinrichtung zu einer fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung als
drahtloses lokales Netzwerk ausgebildet. Statt einer gerichteten
Infrarot-, Mikrowellen- oder Funk-Übertragung wird mit Vorteil
die WLAN-Technologie (englisch: Wireless Local Area Network) eingesetzt.
In
einer bevorzugten Ausgestaltung weist die straßenseitige Kommunikationseinrichtung
eines erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
eine Abfrageeinheit zum Abrufen von Daten über den aktuellen und künftigen
Schaltzustand von Signalgebern der Lichtsignalanlage und eine Sendeeinrichtung zum Übertragen
der abgerufenen Daten an das Fahrzeug auf. Die momentane Stelle
im Ablauf des Signalprogramms gibt über den aktuellen aber auch über künftige Schaltzustände hinsichtlich
der Sperr- und Freigabezeiten inklusive ihrer Fahrspurzuordnungen
Auskunft. Sind im Steuergerät
auch Fahrzeugdetektordaten verfügbar,
so können
momentane aber auch künftig
geschätzte
Längen
von Warteschlangen an der angenäherten
Straßenkreuzung
ermittelt und übertragen
werden.
Da
im Falle einer voll verkehrsabhängigen Steuerung
der Ablauf des Signalprogramms durch individuelle Verkehrsteilnehmer
beeinflusst werden kann, sind zu einem gegebenen Abfragezeitpunkt künftige Schaltzustände nicht
determiniert. Hierfür
ist die Abfrageeinheit des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
dazu eingerichtet, die Daten über
den künftigen
Schaltzustand von Signalgebern zyklisch zu wiederholen. Beispielsweise
könnte
der künftige
Schaltzustand der Signalgeber im Sekundentakt aktualisiert werden.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
weist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung eine Empfangseinrichtung
für vom
Steuergerät übertragene
Daten, eine Verarbeitungseinrichtung zum Aufbereiten der empfangenen
Daten zu Fahrerinformationen und eine Anzeigeeinrichtung zum Darstellen
der Fahrerinformationen auf. So können beispielsweise aus den
im Steuergerät
vorliegenden Signalisations- und Verkehrszustandsdaten Fahrerinformationen
wie die momentane Wartezeit in einer Fahrzeugschlange bis zum Passieren
der Haltelinie sowie die momentane Entfernung des Fahrzeuges bis
zur Haltelinie in einfacher, für
ein Fahrzeugführer
unmittelbar eingänglichen
Art auf der Anzeigeeinrichtung ausgegeben werden.
Vorzugsweise
ist die Verarbeitungseinheit des erfindungsgemäßen Fahrerassistenten dazu ausgebildet,
die übertragenen
Daten mit Fahrzeugdaten in Beziehung zu setzen und daraus Fahrempfehlungen
und/oder Fahrerwarnungen abzuleiten. Aus dem Abgleich der eigenen
Fahrzeugdaten, wie Position und Geschwindigkeit, mit den Signalisierungs-
und Verkehrszustandsdaten an der vorliegenden Straßenkreuzung
können
neben allgemeinen Fahrerinformationen auch Empfehlungen für ein bestimmtes
Fahrverhalten, aber auch Warnungen an den Fahrer vor Gefahrensituationen
erzeugt werden. Die Anzeige derartiger Fahrerhinweise unterstützt ein ökonomisches
und sicheres Fahrverhalten im Bereich von lichtsignalgesteuerten
Straßenkreuzungen.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
weist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung eine Zielführungsvorrichtung
mit Satellitennavigation zur Gewinnung von Fahrzeugdaten auf. Enthält das Assistenzsystem
einen GPS-Empfänger,
verfügt
das System über
eine Zeitbasis sowie über
Kartendaten, die eine genaue Positions- und Geschwindigkeitsangabe
des Fahrzeuges erlauben. So kann beispielsweise die voraussichtliche
Ankunftszeit des Fahrzeuges an der Haltelinie der Kreuzung berechnet
werden und ein Vergleich mit den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden
Schaltzuständen
der Signalgeber durchgeführt
werden. So kann dem Fahrer auf der Anzeigeeinrichtung eine Geschwindigkeit
empfohlen werden, bei deren konstanter Einhaltung er die vorliegende Straßenkreuzung
in einem Grünzeitfenster
passieren wird. Fährt
das Fahrzeug eine von der Zielführungsvorrichtung
vorgeschlagene Route ab, kann diese dynamisch verändert werden,
indem in Kenntnis des Verkehrszustandes eine Fahrspurempfehlung
oder ein Abbiegevorschlag unterbreitet wird. Liegt sogar bei dem
entsprechenden Signalgeber der Schaltzustand ROT oder GELB vor und
nähert
sich das Fahrzeug mit zu großer
Geschwindigkeit der Haltelinie an, so kann eine Fahrerwarnung ausgegeben
werden. Ein anderes Beispiel für
eine Fahrerwarnung besteht darin, dass bei einem beabsichtigten
Abbiegevorgang an der in Rede stehenden Straßenkreuzung darauf hingewiesen
wird, dass Fußgänger und/oder Radfahrer,
deren Weg vom abbiegenden Fahrzeug gekreuzt werden wird, parallel
GRÜN haben.
In
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems weist
die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung Signalmittel zum Abgeben
von akustischen und/oder optischen Fahrerwarnungen auf. Bei drohender
ROT-Durchfahrt können hierdurch
besonders auffällige
Warnsignale an den Fahrer abgegeben werden. Beispielsweise könnte ein
durchdringender Piepston als akustisches und ein blinkendes Warnlicht
am Instrumentenbord als optisches Warnsignal ausgelöst werden.
In
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
ist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
mit wenigstens einer elektronisch gesteuerten Fahrzeugkomponente
verbunden, wobei die Fahrzeugkomponente anhand der übertragenen
Daten des Steuergerätes
beeinflussbar ist. Es ist beispielsweise denkbar, eine Verbindung
von der fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung zur Motorsteuerung
zu installieren, was eine automatische Drosselung des Standgases
während
der Wartezeit an einer Straßenkreuzung
gestattet. Dies führt
zu erheblichen Kraftstoffeinsparungen und zu einer Verringerung von
Schadstoffemissionen.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems sind
die Kommunikationseinrichtungen auch zur drahtlosen Datenübertragung
vom Fahrzeug zum Steuergerät
in einem Nahbereich des Fahrzeugs ausgebildet. Durch die Möglichkeit
der Datenübertragung
auch vom Fahrzeug zum Steuergerät
der Lichtsignalanlage hin können
Freigabe-Anforderungen an eine Lichtsignalanlage auch von Individualverkehrsteilnehmern
abgegeben werden. Hierdurch können streckenseitige
Verkehrsdetektoren sowie deren mitunter aufwendige und verkehrsbehindernde
Installation eingespart werden.
Am
Knotenpunkt 10 kreuzen sich gemäß 1 eine sich
in Nord-Süd-Richtung
erstreckende Straße
mit dem Kreuzungsarm 11 und dem Kreuzungsarm 13 und
eine sich in Ost-West-Richtung erstreckende Straße mit Kreuzungsarm 12 und
Kreuzungsarm 14. Zur Verkehrsregelung an der Straßenkreuzung 10 ist
eine Lichtsignalanlage 20 vorgesehen, die über Signalgeber 22 Lichtzeichen
an die Verkehrsteilnehmer abgibt. Der Einfachheit halber ist nur ein
Signalgeber 22 dargestellt, wohingegen in Wirklichkeit
eine Vielzahl an Signalgebern entsprechend der Topologie der Kreuzung 10 zum
Einsatz kommt. So können
Signalgeber 22 für
verschiedene Fahrspuren von Zufahrten zur Kreuzung 10,
sowie für Fußgänger, Radfahrer
oder Straßenbahnen
vorgesehen sein. Die Lichtzeichen der Signalgeber 22 werden
durch ein in einem Steuergerät 21 ablaufenden Signalprogramm
nach darin vorgegebenen Freigabe- und Sperrzeiten geschaltet. Ein
wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
ist durch eine straßenseitig
angeordnete Kommunikationseinrichtung 23 gebildet, die
eine Abfrageeinheit 24 aufweist, mittels der Daten 22T über den
aktuellen Schaltzustand sowie Daten 22T' über einen künftigen Schaltzustand der Signalgeber 22 aus
dem Steuergerät 21 abrufbar
sind. Die straßenseitige
Kommunikationseinheit 23 weist ferner eine Sendeeinrichtung 25 auf,
die in einem Nahbereich 23R um die Kommunikationseinrichtung 23 die
abgerufenen Daten 22T, 22T' aussenden kann. Über diese
kurzreichwei tige Datenübertragung 2D3 werden die
Signalisierungsdaten 22T bzw. 22T' sowie über Verkehrsdetektoren ermittelte
Verkehrszustandsdaten an herannahende Fahrzeuge 30 übermittelt,
die eine entsprechende fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 mitführen. Die
fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtungen 31 bilden
mit der straßenseitigen
Kommunikationseinrichtung 31 innerhalb deren kurzreichweitigen
Sendebereich 23R ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN).
Die Vorzüge hinsichtlich
Fahrkomfort und Sicherheit dieses Netzwerk-bildenden Fahrerassistenzsystems
wird nun anhand des sich auf dem Kreuzungsarm 14 der Kreuzung 10 nähernden
Fahrzeugs 30 beschrieben.
Gemäß 2 weist
dieses Fahrzeug 30 eine fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 auf. Die
Kommunikationseinrichtung 31 umfasst eine Empfangseinrichtung 32 für vom Steuergerät 21 (vergleiche 1) übertragene
Daten 22T bzw. 22T'.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 sogar
als GPS-Empfangsgerät
ausgebildet und besitzt daher eine Positionsermittlungsvorrichtung 35,
die über
Satellitennavigation 36 Fahrzeugdaten 35T wie
z.B. die Ortskoordinaten XT und YT sowie die Geschwindigkeit VT des
Fahrzeuges 30 zum Zeitpunkt T. In einer Verarbeitungseinheit 33 der
fahrzeugseitigen Kommunikationseinrichtung 31 werden diese
Fahrzeugdaten 35T mit den übertragenen Daten 22T bzw. 22T' über aktuelle
bzw. künftige
Schaltzustände,
im wesentlichen die Abfolge von Freigabe-Zeiten Tgrün und Sperrzeiten
Trot, miteinander in Beziehung gesetzt, um
daraus Fahrempfehlungen 34E und Fahrerwarnungen 34W abzuleiten.
Die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 umfasst
ferner eine Anzeigeeinrichtung 34, auf der die zu Fahrerinformationen 34E aufbereiteten
Daten 22T bzw. 22T' sowie
die Fahrempfehlungen 34E und Fahrerwarnungen 34W dargestellt
werden können.
Als Fahrerinformation 34E könnte beispielsweise im oberen
Drittel der Anzeigeeinrichtung 34 der momentane Abstand
d bis zur Haltelinie der Straßenkreuzung 10 sowie
die aufgrund des momentanen Verkehrszustandes zu erwartende Wartezeit
t ange zeigt werden. Im mittleren Drittel der Anzeigeeinrichtung 34 sind
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
Fahrempfehlungen 34E angegeben, nämlich eine empfohlene Geschwindigkeit, die
das Fahrzeug 30 einnehmen müsste, um in einem Grünzeitfenster
die Kreuzung 10 passieren zu können, sowie eine Abbiegeempfehlung
aufgrund aktueller Verkehrszustände,
die bei einer dynamischen Routenempfehlung über die Zielführungsvorrichtung 35 aktuell
vorgeschlagen wird. Im unteren Drittel der Anzeigeeinrichtung 34 wird
als Fahrerwarnung 34W darauf hingewiesen, dass beispielsweise über einen
geplanten Abbiegevorgang auf Fußgänger zu
achten ist, die parallel GRÜN
haben. Des Weiteren weist die fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 31 Signalmittel 37A zum
Abgeben von akustischen Fahrerwarnungen, beispielsweise einen durchdringenden
Piepston, sowie Signalmittel 370 zum Abgeben von optischen
Fahrerwarnungen auf, beispielsweise ein blinkendes Warnlicht am
Instrumentenboard der Kommunikationseinrichtung 31. Schließlich ist
die Kommunikationseinrichtung 31 mit wenigstens einer elektronisch
gesteuerten Fahrzeugkomponente 38 verbunden, etwa dem Fahrzeugmotor,
so dass die Fahrzeugkomponente 38 anhand der übertragenen
Daten 22T bzw. 22T' beeinflussbar
ist. Über
die Motorsteuerung könnte
damit beispielsweise das Standgas während der Wartezeit bis zum
Passieren der Haltelinie automatisch gedrosselt werden, um Kraftstoffverbrauch
und damit Schadstoffausstoß zu
vermindern.