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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur prognostischen Bewertung eines vorausschauenden Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung von statistischen, mehrere Unfälle beschreibenden Realunfalldaten.
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Die Zahl der Schäden, insbesondere auch der Verletzungen oder gar Tode, im Straßenverkehr, nimmt mit der zunehmenden Zahl der Verkehrsteilnehmer zu. Daher gibt es in vielen Ländern und Ländergemeinschaften Bestrebungen, Sicherheitssysteme für Kraftfahrzeuge zu fördern, die der Unfallvermeidung und/oder der Unfallfolgenminderung dienen. Eine Art dieser Sicherheitssysteme sind die sogenannten vorausschauenden Sicherheitssysteme. Bei diesen wird, insbesondere mit Hilfe von Sensoren, die Fahrzeugumgebung überwacht und auf unfallträchtige Situationen überprüft. Wird eine solche entdeckt, werden entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet, beispielsweise eine Warnung für den Fahrer ausgegeben oder gar Steuermaßnahmen für das Kraftfahrzeug, etwa eine sicherheitssysteminitiierte Bremsung, eingeleitet.
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Häufig ist die Effektivität, insbesondere im Hinblick auf Schäden, eines solchen vorausschauenden Sicherheitssystems in der Planungsphase noch nicht vollständig absehbar. Von einer anderen Betrachtungsrichtung her ist es schwierig, abzuschätzen, welche Anforderungen ein vorausschauendes Sicherheitssystem erfüllen muss, um eine bestimmte Reduzierung von Schäden, insbesondere auch Personenschäden, zu erlauben. Daher ist es heutzutage notwendig, diese vorausschauenden Sicherheitssysteme tatsächlich zu realisieren, um dann, beispielsweise durch Fahrversuche, die häufig weitere hohe Kosten mit sich bringen, zu überprüfen, wie effektiv ein solches vorausschauendes Sicherheitssystem Schäden verhindern kann.
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DE 10 2006 044 086 A1 betrifft ein System und Verfahren zur Simulation von Verkehrssituationen, wobei Verkehrssituationen für eine verbesserte Unfallvorhersage realitätsnah simuliert und nachvollzogen werden können. Hierzu werden Modelle verwendet, wobei nicht-deterministische Verhaltensweisen bevorzugt werden, sodass individuell und vorhersagbar in der Simulation Verkehrssituationen entstehen, was einem sehr realitätsnahem Bild im Straßenverkehr entsprechen soll.
DE 10330954 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abschätzung der Schwere von Unfallereignissen. Dabei soll während des Unfallereignisses die Schwere desselben unter Verwendung von Parametern zum Bewegungszustand des Fahrzeugs abgeschätzt werden. Unter anderem kann die „abbreviated injury scale” (AIS) verwendet werden.
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WO 2006/045259 A1 betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Sicherheit von an einem vorzeitig bekannten Unfall beteiligten Verkehrsteilnehmern. Dabei wird als nachteilhaft dargestellt, dass bislang die Fahrzeugumgebung sowie ungeschützte, am Verkehr beteiligte Personen bei der Unfallvermeidung und Unfallfolgenverminderung nicht miteinbezogen werden, weshalb dies entsprechend geändert werden soll. Um Regelungszeit einzusparen, kann vorgesehen sein, die Unfallfolgen sowohl mit als auch ohne Maßnahmen zu bestimmen und zu vergleichen, wobei eine Einwirkung nur erfolgt, wenn sich eine Verbesserung ergibt. Und eine Strategie zur Einleitung von Maßnahmen auswählen zu können, ist eine mehrdimensionale Matrix, in der verschiedene Unfallszenarien und verschiedene Umgebungsbedingungen solchen Strategien zugeordnet sind, vorgesehen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem vorausschauende Sicherheitssysteme bereits in der Planungsphase bezüglich ihrer Effektivität bewertet werden können oder Anforderungen an vorausschauende Sicherheitssysteme bereits in einer Vorplanungsphase ermittelt werden können.
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Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur prognostischen Bewertung eines vorausschauenden Sicherheitssystems eines Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung von statistischen, mehrere Unfälle beschreibenden Realunfalldaten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
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Datenbanken mit Realunfalldaten, die der wissenschaftlichen Auswertung, insbesondere statistischer Art, von real geschehenen Unfällen dienen, sind bekannt. Häufig enthalten diese Datenbanken über tausend verschiedene Realparameter, die den Zustand des Kraftfahrzeugs vor und bei der Kollision, die Umgebungsbedingungen sowie die Unfallfolgen umfassend beschreiben. Auf der Grundlage solcher Realunfalldaten, die in vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens aus einer Datenbank abgerufen werden können, setzt nun das erfindungsgemäße Verfahren an, das diese insbesondere auch Messdaten umfassenden Daten zielgerichtet auswertet.
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Die grundlegende Idee ist es, den durch das vorausschauende Sicherheitssystem bezüglich des Kraftfahrzeugs veränderten zeitlichen Ablauf im Kraftfahrzeug im Hinblick auf Maßnahmen zur Unfallvermeidung und/oder Unfallfolgenminderung so zu beschreiben, dass es mittels eines Modells möglich ist, wenigstens einen idealerweise die Schwere des Unfalls beschreibenden Prognoseparameter zu ermitteln, der, da er entsprechend als Realparameter auch in den Realunfalldaten vorhanden bzw. daraus ableitbar ist, unmittelbar oder nach Rückrechnung abgeleiteter Größen verglichen werden kann. Daraus ergibt sich eine Möglichkeit zur Bewertung.
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Der zeitliche Ablauf der im Kraftfahrzeug erfolgenden Maßnahmen zur Unfallvermeidung und/oder Unfallfolgenminderung wird durch den Aktionsplan beschrieben. Dieser kann beliebig detailgenau sein oder auch auf Zielvorgaben beruhen. Er gibt an, wann was im Kraftfahrzeug geschieht, so dass basierend hierauf unter Berücksichtigung der die Umstände bei dem Realunfall beschreibenden Realunfalldaten der Unfall in einem Modell sozusagen neu ermittelt wird, wobei das Ergebnis durch ein oder mehrere Prognoseparameter ausgedrückt wird. In die Erstellung des Aktionsplanes gehen dabei Informationen über die Eigenschaften des Sicherheitssystems, beispielsweise also Eigenschaften der Sensoren, der verwendeten Algorithmen, aktive und passive Maßnahmen des vorausschauenden Sicherheitssystems und/oder dessen Berechnungs- und Latenzzeiten, Informationen über die Eigenschaften des Kraftfahrzeugs selber, beispielsweise über vorhandene Fahrerassistenzsysteme, die Bremsen und/oder dessen Elektronik, und schließlich auch Informationen über den Fahrer ein, insbesondere dessen Reaktionszeit und/oder Reaktionswille hinsichtlich unfallvermeidender und/oder unfallfolgenmindernder Maßnahmen, ein.
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Wie der Aktionsplan können auch die Modellannahmen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beliebig einfach oder komplex sein. Dabei können Umgebungsbedingungen genauso beachtet werden wie beispielsweise die Eigenbewegung des Objekts, mit dem im Realunfall die Kollision stattfand, so dass gegebenenfalls ein Unfall sogar ganz ausgeschlossen sein kann. Auch derartige Ergebnisse sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich.
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Insgesamt schlägt das erfindungsgemäße Verfahren somit vor, im Rahmen einer neuartigen Auswertung der Realunfalldaten vorausschauende Sicherheitssysteme hinsichtlich ihrer Effektivität auf das Realunfallgeschehen zu bewerten. Dabei läuft das erfindungsgemäße Verfahren vollständig automatisch ab und es sind keine aufwändigen Fahrversuche sowie letztlich nicht einmal die Realisierung des Sicherheitssystems notwendig. Mit Hilfe der durch das erfindungsgemäße Verfahren gewonnenen Erkenntnisse ist es möglich, die immer umfangreicher werdenden gesetzlichen Vorschriften im Bereich der passiven Fahrzeugsicherheit argumentativ und belegbar zu leiten. Zudem können die Ergebnisse verwendet werden, um zu postulieren, wie stark die Unfallzahlen beziehungsweise die Unfallfolgen bei einer Kollision im Vergleich zu einer Kollision ohne vorausschauende Sicherheitssysteme abgeschwächt werden können.
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Beispielsweise kann als ein Prognoseparameter und zugeordneter Realparameter die Kollisionsgeschwindigkeit bei einer Kollision mit einem unbewegten Kollisionsobjekt, insbesondere bei einem Fußgänger, oder die Relativgeschwindigkeit zum bewegten Kollisionsobjekt verwendet werden. Aus der Kollisionsgeschwindigkeit erfolgt unmittelbar der resultierende Stoßimpuls, der letztendlich bestimmt, welche und wie starke Schäden angerichtet werden können. Wird eine Kollision durch das vorausschauende Sicherheitssystem nach der Berechnung des Verfahrens vermieden, ist die Kollisionsgeschwindigkeit beispielsweise Null. Als Parameter kann die Geschwindigkeit beziehungsweise die Relativgeschwindigkeit als Betrag oder auch in Vektorform verwendet werden. Selbstverständlich ist auch die Verwendung anderer Prognoseparameter und zugeordneter Realparameter denkbar, beispielsweise ein Aufprallpunkt oder die Tatsache, dass eine Motorhaube ausgestellt wurde, wenn dies beispielsweise für einen Fußgängerunfall im Kraftfahrzeug vorgesehen ist.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass vorab eine einen Zusammenhang zwischen einem den Realschaden, insbesondere den Realpersonenschaden, beschreibenden Realschadenswert oder einer Realschadenswertverteilung und wenigstens einem den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs zum Zeitpunkt des Unfalls beschreibenden Realparameter beschreibende Referenzfunktion aus den Realunfalldaten ermittelt wird, wobei nach Ermittlung des oder der Prognoseparameter für jeden betrachteten Unfall aus der Referenzfunktion der oder die dem Prognoseparameter zugeordnete Prognoseschadenswert oder Prognoseschadenswertverteilung ermittelt wird, woraufhin eine Bewertung durch Vergleich des Realschadenswerts oder der Realschadenswertverteilung mit dem Prognoseschadenswert oder der Prognoseschadenswertverteilung erfolgt.
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Die Realunfalldaten enthalten somit auch Informationen, die den angerichteten Schaden, sei es Schaden an Objekten oder an Personen, wiedergeben. Betrachtet man nun die große Anzahl der in den Realunfalldaten enthaltenen Realunfälle statistisch, so kann ein Zusammenhang ermittelt werden – die Referenzfunktion –, die beschreibt, welcher Schaden statistisch betrachtet bei welchem Wert für den Prognoseparameter (beziehungsweise Prognoseparameterersatz) zu erwarten ist. Dies kann über einen Schadenswert, beispielsweise einen Mittelwert, erreicht werden, aber auch über eine Schadenswertverteilung, insbesondere eine Häufigkeitsverteilung. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass unmittelbare Aussagen zur Schadensreduzierung durch das vorausschauende Sicherheitssystem getroffen werden. Solche Aussagen sind einfacher sowohl den entsprechenden offiziellen Behörden als auch der Bevölkerung zu vermitteln. Es kann demnach mit dem erfindungsgemäßen Verfahren automatisch anhand der Neuauswertung von Realunfalldaten ermittelt werden, wie sich die technischen Veränderungen, also die Einführung des vorausschauenden Sicherheitssystems, auf den entstehenden Schaden auswirken.
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Beispielsweise kann als Schadenswert ein die Verletzungsschwere einer am Realunfall beteiligten Person, insbesondere eines Fußgängers, beschreibender Wert, insbesondere ein MAIS-Wert, verwendet werden. Der beispielhaft genannte MAIS-Wert ergibt sich aus der AIS-Skala (Abbreviated Injury Scale) zur Klassifizierung von Verletzungen nach deren Schweregrad, die Ende der sechziger Jahre als Bewertungsskala für die Mortalität von Einzelverletzungen eingeführt wurde. Es wird demnach jede Einzelverletzung entsprechend ihrer Überlebenswahrscheinlichkeit klassifiziert. Der MAIS-Wert gibt an, welcher maximale AIS-Wert bei einem Verletzten aufgetreten ist. Eine ähnliche Skala ist im Übrigen auch für Sachschäden bekannt und kann ebenso im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.
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Zur statistischen Auswertung der Realunfalldaten kann insbesondere vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Referenzfunktion die relativen Häufigkeiten von diskreten oder Intervallen von Realschadenswerten für den jeweiligen Realparameter insbesondere durch ein Regressionsverfahren interpoliert werden. Im Beispiel der MAIS-Werte kann beispielsweise zunächst die relative Häufigkeit von MAIS-Werten für bestimmte Realparameter ermittelt werden. Beispielsweise erhält man eine Angabe, dass für eine Kollisionsgeschwindigkeit von 60 km/h 8% der Verletzungen gering, 13% der Verletzungen ernsthaft usw. sind. Um die Referenzfunktion zu erhalten, die eine Beschreibung dieser Häufigkeitsverteilung für jeden möglichen Wert des Real- beziehungsweise Prognoseparameters erlaubt, ist nun erfindungsgemäß eine Interpolation, insbesondere durch ein Regressionsverfahren, vorgesehen, durch die die Häufigkeitsverteilung in einen stetigen Verlauf transformiert wird.
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In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Sicherheitssystem zur Warnung des Fahrers vor einem bevorstehenden Unfall, insbesondere einer bevorstehenden Kollision, ausgebildet ist, wobei der voraussichtliche Warnzeitpunkt bei der Erstellung des Aktionsplanes berücksichtigt wird. Zu diesem Zeitpunkt, der insbesondere relativ zu der bevorstehenden Kollision beziehungsweise relativ zu einem in dem Realunfall begonnenen Bremsvorgang ermittelt werden kann, wird der Fahrer, beispielsweise durch eine audiovisuelle Warnung, auf die Unfallgefahr hingewiesen. Der Warnzeitpunkt ergibt sich im Wesentlichen aus den Eigenschaften des vorausschauenden Sicherheitssystems und der konkreten Unfallsituation, wie im Folgenden noch weiter dargestellt werden soll.
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Ist eine Warnung erst erfolgt, so kann der Fahrer entsprechend reagieren, insbesondere bremsen. Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass für den Aktionsplan ein Bremsvorgang des Fahrers nach einer Reaktionszeit des Fahrers angenommen wird. Die entsprechende Reaktionszeit des Fahrers kann beispielsweise aus schon vorgenommenen oder noch vorzunehmenden Fahrversuchen ermittelt werden.
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Weiterhin kann bei der Ermittlung des Warnzeitpunkts eine Latenzzeit des Sicherheitssystems berücksichtigt werden. Es wird demnach nicht unmittelbar der Detektionszeitpunkt beispielsweise der zugeordneten Sensoren als Warnzeitpunkt angenommen, sondern es wird mit berücksichtigt, wie lange im Kraftfahrzeug benötigt wird, um diese Information tatsächlich dem Fahrer anzeigen zu können. Dabei sind beispielsweise Berechnungsvorgänge und auch Ansprechzeiten von Warnmitteln relevant.
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Ferner kann zur Ermittlung des Warnzeitpunkts und/oder der Latenzzeit eine Simulation von dem Sicherheitssystem zugeordneten Sensoren berücksichtigt werden. Es wird demnach simuliert, zum einen wann eine Detektion der unfallgefährlichen Situation überhaupt stattfinden kann, zum anderen, wie lange es dauert, bis diese Information bereit ist, dem Fahrer zur Kenntnis gebracht zu werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Sensoren durch Praxisversuche zu testen oder Berechnungen durchzuführen, um die entsprechenden Zeiten zu ermitteln.
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Wie bereits dargelegt, kann der Warnzeitpunkt von dem Kollisionszeitpunkt im betrachteten Unfall aus zurückgerechnet werden. Der voraussichtliche Kollisionszeitpunkt ist häufig auch für die Algorithmen der vorausschauenden Sicherheitssysteme selbst ein Anhaltspunkt für die Gefährlichkeit einer Situation. Beispielsweise kann anhand der Realunfalldaten der Kollisionszeitpunkt ermittelt werden, danach aus einer Bremsverzögerung und einer Bremszeit der Zeitpunkt, zu dem ein Fahrer im Realunfall zu bremsen begann, und davon ausgehend eine Zeit, die das vorausschauende Sicherheitssystem als Zeitgewinn durch Maßnahmen zur Unfallvermeidung und/oder Unfallfolgenminderung erwirkt.
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Zur Berechnung der Prognoseparameter können als Realunfalldaten insbesondere der Straßenbelag und/oder der Straßenzustand und/oder der Bremsweg und/oder die Anfangsgeschwindigkeit und/oder die Bremsverzögerung für den betrachteten Unfall berücksichtigt werden. Alle diese Größen und auch zusätzliche Größen können in das Modell eingehen. So kann beispielsweise aus Informationen über den Fahruntergrund eine maximale Bremsverzögerung ermittelt werden. Der Bremsweg, die Anfangsgeschwindigkeit und die Bremsverzögerung können genutzt werden, um den Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem der Bremsvorgang begann.
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Auch Fahrerassistenzsysteme des Kraftfahrzeugs und/oder des Sicherheitssystems können im Modell Berücksichtigung finden. Insbesondere ist hierbei ein Bremsassistenzsystem zu nennen. Ein solches System ermöglicht es, dass unter bestimmten Bedingungen, das heißt, bei bestimmten Eingaben eines Fahrers, grundsätzlich die maximal mögliche Bremsverzögerung zur Verfügung gestellt wird. Dies kann vorteilhafter Weise in das Modell einberechnet werden. So kann vorgesehen sein, dass das Bremsassistenzsystem in dem Modell durch eine Grenzbremsverzögerung berücksichtigt wird, wobei bei Überschreitung der Grenzbremsverzögerung durch die den Unfalldaten entnommene Realbremsverzögerung eine insbesondere straßenbelag- und/oder straßenzustandsspezifische Maximalbremsverzögerung angenommen wird. In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass bei einem Unfall ohne jeglichen Bremsvorgang im Realfall eine aus Fahrversuchen ermittelte mittlere Prognosebremsverzögerung, die kleiner als die Maximalbremsverzögerung ist, in dem Modell angenommen wird. Denn nicht jeder Fahrer wird auch bei einer Vorwarnung durch ein vorausschauendes Sicherheitssystem beim Bremsen die Grenzbremsverzögerung überschreiten. Welche Anteile dies tun, kann beispielsweise aus Fahrversuchen geschlussfolgert werden.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Prognoseparameter für jeden in den Realunfalldaten enthaltenen Unfall ermittelt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine statistische Auswertung ermöglicht wird, die auf realen Unfällen basiert. Damit ist eine besonders verlässliche Effektivitätsaussage möglich, die auf einer soliden Grundlage beruht. Somit wird dann für jeden in den Realunfalldaten enthaltenen realen Unfall der Aktionsplan in den von den Realunfalldaten abhängigen Teilen neu ermittelt, woraufhin Prognoseparameter für diesen realen Unfall bestimmt werden.
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Insbesondere ergibt sich bei Betrachtung aller Unfälle der Vorteil, dass auch eine Fehlfunktion und/oder nicht durch das Sicherheitssystem sensierbare Unfallobjekte modelliert werden können. Dazu kann vorgesehen sein, dass einem bestimmten Anteil zufällig ausgewählter Unfälle als Prognoseparameter die ursprünglichen Realparameter zugewiesen werden.
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Die statistische Auswertung kann dabei insbesondere erfolgen, indem die Bewertung aufgrund eines Vergleichs von aus allen Realparametern und ermittelten Prognoseparametern abgeleiteten Größen erfolgt. Im Beispiel der bereits genannten Häufigkeitsverteilungen für Schadenswerte kann so vorgesehen sein, dass eine mittlere Gesamtschadenssenkung berücksichtigt wird. Selbstverständlich sind auch Einzelbewertungen in verschiedenen Richtungen möglich, beispielsweise indem Schadenswertverteilungen bei gegebenen nicht den Prognoseparametern entsprechenden Realunfalldaten betrachtet werden.
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Schließlich kann beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass für jeden betrachteten Unfall mehrere mögliche Aktionspläne erstellt und untersucht werden. Auf diese Weise kann zusätzlich beurteilt werden, wie sich Änderungen an den technischen Ausgestaltungen des vorausschauenden Sicherheitssystems beziehungsweise an den Anforderungen an ein vorausschauendes Sicherheitssystem tatsächlich auf die Unfallschwere auswirken werden. Beispielsweise können verschiedene Sensorkonfigurationen oder Algorithmen angenommen werden, oder es können einfach andere Anforderungen gestellt werden, wie beispielsweise ein anderer mittlerer Zeitgewinn, bevor der Fahrer auf die potentiell gefährliche Situation aufmerksam wird. Dies ist insbesondere in der Vorplanungsphase interessant, wenn beispielsweise festgestellt werden soll, welche technischen Anforderungen an ein vorausschauendes Sicherheitssystem gestellt werden müssen, um beispielsweise Vorgaben des Gesetzgebers zu erfüllen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden dargestellten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 den Graphen einer Verletzungs-Risiko-Funktion als Referenzfunktion,
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3 eine Illustration des zeitlichen Ablaufs bei einem realen Unfall,
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4 eine Prinzipdarstellung zum Aktionsplan,
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5 ein Ablaufplan eines Verfahrensabschnitts zur Berücksichtigung eines Bremsassistenzsystems,
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6 einen die Verteilung von Prognose- und Realparameter zeigenden Graphen, und
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7 ein Balkendiagramm zum Vergleich von Schadensverteilungen.
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Vorab sei angemerkt, dass, obwohl sich das vorliegende Ausführungsbeispiel hauptsächlich mit Kollisionen mit einem Fußgänger sowie der Betrachtung der Kollisionsgeschwindigkeit als Prognoseparameter beschäftigt, dies die Erfindung nicht einschränkt. Zwar werden bereits in diesem Ausführungsbeispiel hervorragende Effektivitätsbewertungen möglich, jedoch kann das erfindungsgemäße Verfahren durch entsprechende Wahl der Prognoseparameter, Genauigkeit des Aktionsplanes sowie Tiefe der Modellierung beliebig erweitert und weitergebildet werden. Beispielsweise können neben dem Straßenbelag und dem Straßenzustand auch Aufprallpunkte berücksichtigt werden, die Kleidung eines Fußgängers, das Wetter, die Straßenart (Bundesstraße/Landstraße) usw.
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1 zeigt einen Ablaufplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorliegend wird eine Datenbank 1 verwendet, in der Realunfalldaten einer großen Zahl von realen Unfällen gespeichert sind, die jeweils die Kollision eines Kraftfahrzeugs mit einem Fußgänger betreffen. Darin enthalten sind als Realunfalldaten für jeden Unfall beispielsweise der MAIS-Wert, die Kollisionsgeschwindigkeit, die Bremsverzögerung, der Bremsweg, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vor Eintritt der Unfallsituation, der Straßenbelag und der Straßenzustand.
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Aus diesen Realunfalldaten wird nun zunächst in einem Schritt a des Verfahrens eine Referenzfunktion bestimmt, vorliegend eine Verletzungs-Risiko-Funktion. Diese Verletzungs-Risiko-Funktion beschreibt den Zusammenhang zwischen der Kollisionsgeschwindigkeit und der Häufigkeitsverteilung der MAIS-Werte. Die allgemein bekannte AIS-Skala wird durch die folgende Tabelle dargestellt:
| AIS-Wert | AIS-Verletzungsschwere |
| 1 | gering |
| 2 | ernsthaft |
| 3 | schwer |
| 4 | sehr schwer |
| 5 | kritisch |
| 6 | maximal (nicht behandelbar) |
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Im erfindungsgemäßen Verfahren ist nun beispielhaft vorgesehen, dass die MAIS-Werte von 0–1, 2–4 und 5–6 jeweils zusammengefasst werden. Der MAIS-Wert ist jeweils der maximal vorkommende AIS-Wert, das bedeutet, wenn eine Person am Kopf eine AIS-3-Verletzung erleidet, an den Beinen eine AIS-2- und am Thorax eine AIS-5-Verletzung, so ergibt sich ein MAIS-Wert von 5.
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Der Zusammenhang zwischen Kollisionsgeschwindigkeit und Verletzungsschwere, also MAIS-Intervall wie oben beschrieben, wird ermittelt, indem zunächst die relativen Häufigkeiten der MAIS-Werte pro Kollisionsgeschwindigkeit über die jeweilige Kollisionsgeschwindigkeit aufgetragen werden. Dies ist beispielhaft in dem Graphen der 2 dargestellt. Darin ist auf der Abszisse die Kollisionsgeschwindigkeit aufgetragen, auf der Ordinate die relative Häufigkeit. Die mit Rauten markierten Punkte betreffen die MAIS-Werte 0–1, die mit Kreisen markierten Punkte die MAIS-Werte 2–4 und die mit Dreiecken markierten Punkte die MAIS-Werte 5–6. Weiter ist nun im Schritt a vorgesehen, durch Interpolation der jeweiligen Punktgruppen eine funktionale Abhängigkeit abzuleiten, die für jeden Wert der Kollisionsgeschwindigkeit zugeordnete relative Häufigkeiten ergibt. Dies geschieht vorliegend mittels eines Regressionsverfahrens, wobei als Randbedingung zu beachten ist, dass die Summe der relativen Häufigkeiten immer 100% ergibt. Es ergeben sich schließlich die in 2 dargestellten Funktionsverläufe, wobei die durchgezogene Linie MAIS-Werten 0–1 entspricht, die gestrichelte Linie den MAIS-Werten 2–4 und die gepunktete Linie den MAIS-Werten 5–6. Der Graph gibt somit die Aufteilung der Verletzungsschweren für die jeweilige Geschwindigkeit an. Für die eingezeichnete Kollisionsgeschwindigkeit VK kann somit abgelesen werden, dass sich die Verletzungsschweren der in diesem Geschwindigkeitsbereich verunfallten Fußgänger zu 20% auf eine MAIS 0–1-Verletzung, zu 70% auf eine MAIS 2–4-Verletzung und zu 10% auf eine MAIS 5–6-Verletzung aufteilen. Über die Verletzungs-Risiko-Funktion wird somit ein Zusammenhang zwischen Kollisionsgeschwindigkeit und Verletzungsschwere hergestellt.
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In einem weiteren Schritt b, vgl. wiederum 1, wird sodann ein ein für alle Unfälle zu verwendender Aktionsplan erstellt. Der Aktionsplan beschreibt den zeitlichen Ablauf von im Kraftfahrzeug erfolgenden Maßnahmen zur Unfallvermeidung beziehungsweise Unfallfolgenminderung. Er gibt demnach an, wann welche für den Unfall relevante Maßnahme im Kraftfahrzeug ergriffen wird. Dabei gehen zunächst Informationen 2 über das vorausschauende Sicherheitssystem, Informationen 3 über das Kraftfahrzeug an sich und Informationen 4 über einen Fahrer ein. Zudem kann in einer anderen Ausführungsform die konkrete Unfallsituation, dargestellt über die Unfalldaten der Datenbank 1, mit betrachtet werden. Zur Erläuterung des Aktionsplans sei auf die 3 und 4 verwiesen.
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3 zeigt die Unfallsituation ohne das vorausschauende Sicherheitssystem, wie es sich aus den Realunfalldaten eines beispielhaften Unfalls ergibt. Eine dickere Linie 5 stellt dabei den Ereignisstrahl dar. Der Kreis 6 markiert den Bremspunkt, also den Moment, ab dem ein Bremsvorgang durch den Fahrer vorgenommen wird. Die Raute 7 stellt den Zeitpunkt der Kollision dar. Bekannt aus den Realunfalldaten sind der Bremsweg 8, die Bremsverzögerung 9 und die Ausgangsgeschwindigkeit 10. Weiter bekannt ist die Kollisionsgeschwindigkeit, die zum Kollisionszeitpunkt 7 erreicht wird. Ab dem Bremspunkt 6 sinkt die Ausgangsgeschwindigkeit, wie bei der Linie 11 dargestellt ist. Zudem ist es nun einfach, aus den Realunfalldaten auch die Bremszeit 12 zu ermitteln.
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Diese Situation wird in einem Kraftfahrzeug mit vorausschauendem Sicherheitssystem und gegebenenfalls weiteren Fahrerassistenzsystemen durch Maßnahmen zur Unfallvermeidung und/oder Unfallfolgenminderung verändert. Dies ist beispielhaft in 4 dargestellt. Aus den Eigenschaften der dem Sicherheitssystem zugeordneten Sensoren kann, beispielsweise auf den Wege einer Simulation unter Verwendung der Realunfalldaten für den betrachteten Unfall, ermittelt werden, wann die potentiell gefährliche Situation detektiert wird, idealerweise relativ zum Kollisionszeitpunkt. Genauso ist es möglich, wenn ein Aktionsplan für alle Unfälle verwendet werden soll, aus den Eigenschaften des Sicherheitssystems alleine eine solche Zeit, beispielsweise 2 s, angenommen werden. Diese in 4 als Vorwarnzeit 13 bezeichnete Größe ist ganz oben eingezeichnet. Allerdings gibt diese Vorwarnzeit noch nicht wieder, wann tatsächlich die Warnung erfolgt. Denn durch Datenverarbeitung, Datentransfer und Berechnungen innerhalb des Sicherheitssystems beziehungsweise Kraftfahrzeugs verbrauchte Zeit sowie die Zeit, die ein Warnmittel benötigt, um die Warnung tatsächlich für den Fahrer wahrnehmbar zu machen, muss ebenso beachtet werden. Diese als Latenzzeit bezeichnete Zeit ist bei 14 dargestellt. Der Warnzeitpunkt 15 liegt also um die Latenzzeit 14 nach dem Detektionszeitpunkt 16. Nach Erhalt der Warnung zum Warnzeitpunkt 15 wird der Fahrer des Kraftfahrzeugs nach einer Reaktionszeit 17, die beispielsweise aus Fahrversuchen ermittelt werden kann und fest vorgegeben ist, einen Bremsvorgang einleiten. Dieser beginnt dementsprechend zu einem neuen Bremspunkt 18, der zeitlich vor dem realen Bremspunkt 6 liegt. Daraus resultiert ganz offensichtlich ein Zeitgewinn 19 sowie ein Weggewinn 20 zum ursprünglichen Bremsweg 8.
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Daher ergibt sich der Aktionsplan in dem dargestellten Beispiel zu einer Warnung zum Warnzeitpunkt 15 und daraus folgend einem neuen Bremspunkt 18, zu dem mit der Bremsung begonnen wird. Als Bremsverzögerung wird im vorliegenden Beispiel weiterhin die ursprüngliche Bremsverzögerung 9 angenommen.
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Es sei an dieser Stelle nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, dass über dieses einfache Beispiel die Möglichkeiten des vorliegenden Verfahrens nicht erschöpft sind, wie folgend noch durch die Einbeziehung eines Bremsassistenzsystems dargestellt werden soll. So ist es beispielsweise denkbar, dass das vorausschauende Sicherheitssystem auch aktive Maßnahmen ergreift, beispielsweise einen Ausweichvorgang oder einen selbst eingeleiteten Bremsvorgang, die ebenso im Aktionsplan zu ihren jeweiligen Zeiten mit beachtet werden können. Jedwede Verfeinerung des Aktionsplans ist im vorliegenden Verfahren möglich.
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In einem Schritt c, 1, wird sodann aus dem Aktionsplan für einen betrachteten Unfall die Kollisionsgeschwindigkeit neu berechnet. Dabei wird ein Modell zugrunde gelegt, das weitere Realunfalldaten aus der Datenbank und gegebenenfalls die Anwesenheit weiterer Fahrerassistenzsysteme, also Eigenschaften des Kraftfahrzeugs, berücksichtigt, so dies nicht bereits bezüglich des Aktionsplans geschehen ist. Daraus ergibt sich dann eine neue Kollisionsgeschwindigkeit als Prognoseparameter, die im Übrigen auch Null betragen kann, wenn das Fahrzeug zum Kollisionszeitpunkt oder früher zum Stillstand kommt, wie durch den Punkt 21 in 4 angedeutet. Dann würde der Unfall ganz verhindert werden.
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5 zeigt nun die Möglichkeit einer Einbeziehung eines Bremsassistenzsystems in das erfindungsgemäße Verfahren. Dabei wird die mit BV bezeichnete reale Bremsverzögerung für den betrachteten Unfall untersucht. Dabei wird das Bremsassistenzsystem so modelliert, dass es bei Überschreitung einer bestimmten Grenzbremsverzögerung BV_GRENZ den Bremsvorgang zu einer idealen maximalen Bremsverzögerung BV_ID verstärkt. Liegt die Grenzverzögerung BV darunter, so wird unverändert die reale Bremsverzögerung BV übernommen. Dies ist durch die Pfeile 22 und 23 in 5 illustriert.
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Die ideale maximale Bremsverzögerung BV_ID ergibt sich in Abhängigkeit vom Straßenbelag und vom Straßenzustand, der ebenfalls aus den Realunfalldaten schlussgefolgert werden kann. Dies ist beispielhaft in der folgenden Tabelle dargestellt, wobei hier selbstverständlich nicht alle vorhandenen oder möglichen Kombinationen dargestellt sind.
| Straßenbelag | Straßenzustand | BV_ID |
| Asphalt | trocken | 8,8 m/s2 |
| Asphalt | feucht | 8,0 m/s2 |
| Asphalt | nass | 7,5 m/s2 |
| Pflaster | trocken | 8,2 m/s2 |
| Pflaster | feucht | 7,4 m/s2 |
| Pflaster | nass | 6,8 m/s2 |
| Beton | trocken | 10,0 m/s2 |
| Beton | feucht | 9,0 m/s2 |
| Beton | nass | 8,5 m/s2 |
| Sand, Kies | trocken | 5,8 m/s2 |
| Sand, Kies | feucht | 5,2 m/s2 |
| Sand, Kies | nass | 7,0 m/s2 |
| Alle | Schnee | 4,1 m/s2 |
| Alle | Eis | 2,0 m/s2 |
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Ein speziell zu betrachtender Fall ist gegeben, wenn die Bremsverzögerung im realen Fall gleich Null war, das bedeutet, der Fahrer überhaupt nicht gebremst hat. Dann ist unbekannt, ob das Bremsassistenzsystem angesprochen hätte, da nicht bekannt ist, wie stark der Fahrer bremst. Hierfür kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine eigene Bremsverzögerung BV_IND ermittelt werden, die sich aus dem tatsächlichen Bremsverhalten von Fahrern beispielsweise in einem durchgeführten Fahrversuch ergibt. Dabei wird selbstverständlich auch der Fahruntergrund berücksichtigt. Dies ist bei Pfeil 24 in 5 dargestellt.
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Die Ermittlung des Prognoseparameters, hier also der Kollisionsgeschwindigkeit, sei im Folgenden anhand einiger Beispielunfälle nochmals klarer erläutert. Diese Beispielunfälle sind kurz in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst, worin V0 die Ausgangsgeschwindigkeit bezeichnet, BV die reale Bremsverzögerung, WEGV den realen Bremsweg, VK die reale Kollisionsgeschwindigkeit, MAIS die Verletzungsschwere, STR_EIG die Straßeneigenschaften, BV_GRENZ die Grenzbremsverzögerung, BV_ID die maximale Bremsverzögerung, WEGV_GES den Bremsweg bei Verwendung des vorausschauenden Sicherheitssystems und VK' die neu ermittelte Kollisionsgeschwindigkeit, also den Prognoseparameter, darstellt, dem der Realparameter VK zugeordnet ist.
| Nr. | VO | BV | WEGV | VK | MAIS | STR_EIG | BV GRENZ | BV_ID | WEGV GES | VK' |
| 1 | 35 | 0 | 0 | 35 | 2 | Asphalt_feucht | 6 | 8 | 8,5 | 24 |
| 2 | 40 | 6 | 7 | 25 | 3 | Asphalt_nass | 6 | 7,5 | 9 | 0 |
| 3 | 46 | 5,5 | 4,5 | 39 | 3 | Asphalt_nass | 6 | 7,5 | 11,1 | 23 |
| 4 | 86 | 7,5 | 15 | 67 | 5 | Beton_feucht | 6 | 9 | 19,1 | 54 |
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Zunächst soll der erste Unfall diskutiert werden. Es handelt sich um einen ungebremsten Unfall, da BV = 0 und WEGV = 0 m. In diesem Fall wird unterstellt, dass der Fahrer auf die Warnungen reagiert und der ursprünglich ungebremste Unfall zu einem gebremsten Unfall wird. Dabei sind zwei Bremsungen zu unterscheiden. Zum einen existiert der Fall, dass das Bremsassistenzsystem ausgelöst wird, wenn weiter unterstellt wird, dass der Fahrer durch die Warnung so stark auf das Bremspedal tritt, dass er die Grenzbremsverzögerung von 6 m/s2 überschreitet und somit die untergrundabhängige maximale Bremsverzögerung von 8 m/s2 erreicht. Zum zweiten kann unterstellt werden, dass der Fahrer zu Bremsen beginnt, aber die Auslöseschwelle des Bremsassistenzsystems nicht überschritten wird. Diese unterschiedlichen Annahmen werden durch eine Parametrisierung berücksichtigt, welche sich aus Ergebnissen von Fahrversuchen ableiten, die in der Literatur bereits vorhanden sind oder neu durchgeführt werden müssen. Daraus ergibt sich für den Wert der in der Berechnung verwendeten Bremsverzögerung ein Wert BV_IND, vgl. auch 5. Nun kann die neue Kollisionsgeschwindigkeit VK' nach den bekannten physikalischen Formeln ermittelt werden.
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Im zweiten Unfall liegt eine Bremsung vor. Auch hier wird unterstellt, dass der Fahrer auf die Warnung reagiert. Da es sich um einen gebremsten Unfall handelt, verlängert sich der ursprünglich zur Verfügung stehende Bremsweg, vorliegend von 7 Meter auf 9 Meter. Zudem ist festzustellen, dass der Fahrer die Grenzbremsverzögerung überschreitet, so dass im Modell auch das Bremsassistenzsystem auslöst. In diesem Beispiel ergibt sich, dass der Unfall gänzlich verhindert wird, da sich die neue Kollisionsgeschwindigkeit VK' zu 0 km/h ergibt. Dabei wurde als Bremsverzögerung die maximal übertragbare Bremsverzögerung, die sich aus der Straßeneigenschaft Asphalt, nass, ergibt, eingesetzt.
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Der dritte Unfall stellt wiederum einen gebremsten Unfall dar, wobei sich durch Reaktion des Fahrers auf die Warnung wiederum der Bremsweg verlängert. Allerdings wird die Grenzverzögerung zu einer Auslösung des Bremsassistenzsystem nicht erreicht, so dass die Bremsverzögerung des realen Unfalls weiter verwendet wird.
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Der vierte Beispielunfall verhält sich analog zum zweiten Beispielunfall, nur dass hier durch die Warnung und die Aktivierung des Bremsassistenten die Kollision nicht verhindert wird, sondern lediglich eine Minderung der Kollisionsgeschwindigkeit erfolgt.
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Im erfindungsgemäßen Verfahren ist nun vorgesehen, dass für jeden in der Datenbank 1 enthaltenen Unfall eine neue Kollisionsgeschwindigkeit VK' ermittelt wird. Dies ist in 1 durch den Pfeil 25 dargestellt, der bei unfallabhängigen Aktionsplänen zum Schritt b, sonst zum Schritt c führt. Auf diese Weise wird das gesamte Datenpotential ausgenutzt und eine statistische Auswertung der Verbesserung ermöglicht.
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Die Bewertung des vorausschauenden Sicherheitssystems erfolgt dann in Schritt d, ebenso 1. Dieser ergibt sich durch den Vergleich der ermittelten Kollisionsgeschwindigkeiten mit den realen Kollisionsgeschwindigkeiten beziehungsweise durch den Vergleich abgeleiteter Größen. Nach der Verarbeitung sämtlicher Unfälle der Datenbank 1 ergibt sich zunächst eine Verteilung der Kollisionsgeschwindigkeiten, wie beispielsweise der 6 entnommen werden kann. Dort ist auf der Abszisse die Kollisionsgeschwindigkeit aufgetragen, auf der Ordinate die relative Häufigkeit. Die durchgezogene Linie symbolisiert die Verteilung der VK, die gestrichelte Linie die Verteilung der VK'. Offensichtlich ist es mit dem untersuchten vorausschauenden Sicherheitssystem möglich, die Kollisionsgeschwindigkeiten sichtlich zu erniedrigen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch insbesondere vorgesehen, auch für die neu ermittelten Kollisionsgeschwindigkeiten die Verletzungsschweren zu ermitteln. Dazu wird die in Schritt a ermittelte Verletzungs-Risiko-Funktion verwendet. Das Ergebnis einer solchen Untersuchung kann beispielsweise wie in der folgenden Tabelle dargestellt werden.
| Verletzungsschwereintervall | VK (Realunfalldaten) | VK' (Aktionsplan) | MAIS-Wertverschiebung | Verhinderte Unfälle |
| MAIS-Wert 0–1 | 41% | 50% | +9% | 12% |
| MAIS-Wert 2–4 | 51% | 43% | –8% |
| MAIS-Wert 5–6 | 8% | 7% | –1% |
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Darin ist in der ersten Spalte aufgetragen, wie sich die Verletzungen für die Unfälle in der Datenbank 1 verhalten. Es ist ersichtlich, dass hier 41% der Unfälle mit der Verletzungsschwere MAIS 0–1, 51% mit MAIS 2–4 und 8% mit MAIS 5–6 erfolgt sind. Die zweite Spalte zeigt die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren prognostisch bestimmten Verletzungsschwereverteilungen bei verbautem vorausschauenden Sicherheitssystem. Da durch das vorausschauende Sicherheitssystem eine generelle Senkung der Kollisionsgeschwindigkeiten erreicht wird, vgl. auch 6, und bei niedrigen Kollisionsgeschwindigkeiten der Anteil an leichteren Verletzungen überwiegt, ergibt sich so eine Zunahme an leichteren Verletzungen und eine Verlagerung der schwereren Verletzungen in Richtung der leichten Verletzungen.
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Weiter ist ersichtlich, dass in diesem Beispielsfall 12% der Unfälle gänzlich verhindert werden können.
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Diese Tabelle kann auch als Balkendiagramm dargestellt werden, wie beispielsweise in 7 gezeigt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, mehrere unterschiedliche vorausschauende Sicherheitssysteme beziehungsweise unterschiedliche Eigenschaften oder Anforderungen an ein und das selbe vorausschauende Sicherheitssystem zu untersuchen, indem die Schritte b bis d in 1 für diese unterschiedlichen Anforderungen, also andere Aktionspläne, nochmals wiederholt werden. Dies ist durch den Pfeil 26 in 1 dargestellt.
