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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Stauwarnsystem zur Meldung eines
Staus von Fahrzeugen im Straßenverkehr mittels je eines
Stauwarngerätes in mehreren Fahrzeugen, bestehend aus einem
Geschwindigkeitssensor und einem Funksender mit begrenzter Reichweite
und einem Funkempfänger und einer Steuerung, durch die
der Geschwindigkeitssensor auswertbar ist und die bei Unterschreiten
eines Geschwindigkeitsmindestwertes per Funk eine Haltinformation
vom Funksender ausstrahlen lässt, die von den Stauwarngeräten
anderer Fahrzeuge empfangbar ist.
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Wenn
mehrere Fahrzeuge mit laufendem Motor auf einer Straße
stehen oder sich nur noch mit sehr langsamer Geschwindigkeit vorwärts
bewegen, ist ein „Stau” entstanden. Für
weitere Fahrzeuge, die mit höherer Geschwindigkeit an diesen
Stau heranfahren, ist die Weiterfahrt blockiert. Falls deren Fahrer
das Ende des Staus nicht rechtzeitig erkennen, kann ein von hinten
mit höherer Geschwindigkeit nahe kommendes Fahrzeug mit
dem letzten Fahrzeug im Stau kollidieren. Bei hoher Geschwindigkeitsdifferenz
werden sogar mehrere Fahrzeuge ineinander geschoben.
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Im
alltäglichen Straßenverkehr sind zahlreiche solcher
Auffahrunfälle zu beklagen, die Verletzungen oder sogar
den Tod von beteiligten Personen sowie umfängliche Sachschäden
nach sich ziehen. Unfallfolgen sind auch die zum Teil erheblichen
Zeitverluste anderer Verkehrsteilnehmer.
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Um
die negativen Folgen eines Staus zu vermeiden, ist es bekannt, dass
ein vom Stau betroffener Verkehrsteilnehmer oder eine für
die Verkehrsüberwachung zuständige Institution
eine Staumeldung an Rundfunkanstalten weitergeben, die daraufhin eine
Stauwarnung formuliert und als Sprachsignal per Rundfunk ausstrahlt.
Verkehrsteilnehmer, die in ihrem Rundfunkempfänger diese
Stauwarnung empfangen werden auf einige Kilometer genau über
den Ort des Staus informiert. Wenn es ihnen gelingt, diese Information
korrekt zu lokalisieren, sind sie vor einem bestehenden Stau gewarnt.
Da diese Warnung jedoch nur mit einer sehr großen Verspätung
bei den einzelnen Verkehrsteilnehmern eintrifft und weil sie aufgrund
der zahlreichen, ungenau definierten Zwischenschritte und Bearbeitungen
relativ unzuverlässig ist, gibt es zahlreiche andere Vorschläge
für eine Verbesserung der Stauwarnung.
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Auf
aktuellem Stand der Technik soll gemäß der
DE 101 03 392 ein Stau
nur über die Auswertung der Daten eines einzigen Fahrzeuges
erfasst werden. Die Stauerfassung soll auf die Autobahn beschränkt
werden, wofür als Alternative zu einem Positioniersystem
die Auswertung des Lenkwinkelausschlages und der Häufigkeit
der Blinkerbetätigung vorgeschlagen wird. Das entscheidende
Merkmal für das Erkennen eines Staus soll eine abrupte
Verzögerung des Fahrzeuges von einem definierten hohen Geschwindigkeitsbereich
unterhalb einer zweiten niedrigen Geschwindigkeitsgrenze sein.
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Ein
wesentlicher Nachteil dieses Prinzips ist, dass aus dem genannten
Fahrverhalten zwar mit einiger Wahrscheinlichkeit, aber nicht mit
Sicherheit der gewünschte Schluss gezogen werden kann.
Vielmehr können auch andere Verkehrsereignisse oder fahrerische
Fehlinterpretationen die genannte abrupte Verzögerung bewirken.
Ebenso sind Lenkwinkelausschläge und Häufigkeit
der Blinkerbetätigung fahrerbezogen.
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Ein
weiterer, schwerwiegender Nachteil des Prinzips ist, dass zahlreiche
Größen von der Auswerteeinheit erfasst werden
müssen. Mit wachsender Anzahl der zu berücksichtigenden
Daten wächst auch die Wahrscheinlichkeit, dass dabei Fehler
auftreten.
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Staumeldungen
aus diesem System sind also nur von begrenzter Zuverlässigkeit,
sodass der gewünschte Sicherheitseffekt nur eingeschränkt
angenähert werden kann. Die zahlreichen Datenaufnahmen
und die komplexe Datenauswertung machen das System teuer. Das größte
Problem ist jedoch, dass ein Stau, an dem prinzipiell stets mehrere Fahrzeuge
beteiligt sein müssen, nur durch Daten aus einem einzigen
Fahrzeug identifiziert werden soll.
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Die
Daten von mehreren Fahrzeugen werden gemäß der
OS
DE 10 2007 052
540 dadurch erfasst, dass mehrere Fahrzeuge mit je einem
Sender, Empfänger und Auswerteeinheit ausgerüstet
werden. Zusätzlich soll jedes Fahrzeug auch mit einer Positionserfassung
versehen werden. Ferner geht das System davon aus, dass das Fahrzeug
Fahrer-Assistenz- und Sicherheitssysteme aufweist. Bevor eine Stauwarnung
ausgegeben wird, werden noch möglichst zahlreiche andere
Zustände des Fahrzeuges wie das Fehlen des Warndreiecks und/oder
der Fahrzeugdatenbus und/oder der Reifenluftdruck oder ähnliches überprüft.
Wegen der zahlreichen abzufragenden Parameter ist auch dieses Prinzip
sehr aufwändig und lässt nur eine begrenzte Zuverlässigkeit
erwarten. Nachteilig sind auch die hohen Kosten durch eine große
Anzahl von zu prüfenden Parametern und eine aufwändige
Auswertung.
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Ein
wesentlicher Nachteil von beiden vorgenannten Systemen ist, dass
zur Begrenzung des Bereiches, in dem Informationen aufgenommen,
Meldungen weitergereicht und Warnungen aktiviert werden, eine einfache
und zuverlässige Methode nicht angegeben ist. Zur Begrenzung
der Gesamtreichweite ist ein erheblicher Mehrauf wand erforderlich,
der von zentral generierten Informationen abhängig ist, die
nicht und daher möglich, einfache Methoden zur Begrenzung
der Reichweite fehlen.
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Auf
diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt,
ein dezentrales Stauwarnsystem zu entwickeln, das mit einer einfachen
Elektronikbaugruppe in mehreren Fahrzeugen einen Stau schnell identifiziert
und ihn umgehend an alle Fahrzeuge in der Nähe meldet und
weiter entfernte Fahrzeuge von der Meldung verschont und in Ausführungsvarianten
auch das Ausstrahlen einer Anfrage nach bestehenden Staus ermöglicht
sowie eine Warnung vor Rutschgefahr, Stopp & Go-Verkehr und vor einem verunfallten
Fahrzeug abgeben kann.
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Dabei
soll es stets unabhängig vom Empfang von Informationen
aus einer Zentrale, wie z. B. einer Normalzeit, arbeiten und überhaupt
mit möglichst wenigen Informationen arbeiten können.
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Das
Stauwarnsystem soll vor allem das Entstehen weiterer Unfälle
verhindern, die beim Auffahren auf einen Stau oder durch Schleudern
des Fahrzeuges auf Eis, Schnee oder einer Ölspur entstehen könnten.
Davor soll es betroffene Autofahrer möglichst schnell warnen,
aber nur mit ganz aktuellen Meldungen. In einer weiteren Ausbaustufe
leitet das Stauwarnsystem alle Warnungen zuständigen Institutionen
zu.
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Als
Lösung präsentiert die Erfindung, dass das Stauwarngerät
einen Zeitgeber enthält, in der der Empfang einer Haltinformation
eine vorwählbare Messperiode startet, innerhalb derer die
Steuerung den Empfang weiterer Haltinformationen zählt
und bei Überschreiten einer vorgebbaren Anzahl von Haltinformationen
eine im jeweiligen Fahrzeuginneren als Stauwarnung wahrnehmbare
Staumeldung auslöst, die zusätzlich per Funk an
andere Stauwarngeräte übertragbar ist und dort
eine weitere, im jeweiligen Fahrzeuginneren ebenfalls als Stauwarnung wahrnehmbare
Staumeldung auslöst, die mittels Funk an weitere Stauwarngeräte übertragbar
ist, und die Staumeldung auf diese Weise kaskadenartig weitergebbar
ist, wobei die Reichweite der Weitergabe der Funksignale begrenzt
ist.
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Ein
wesentliches Merkmal der Erfindung ist also, dass ein Stau erst
dann als ein solcher gemeldet wird, wenn eine bestimmte Anzahl von
Fahrzeugen tatsächlich steht oder ihre Geschwindigkeit
unter einen Geschwindigkeitsmindestwert abgesunken ist. Im Vergleich
zu anderen Systemen, die versuchen, die Entstehung eines Staus zu
prognostizieren oder die das Vorhandensein eines Staus aus anderen
Parametern indirekt ableiten, ist die Erkennung eines Staus durch
das erfinderische Prinzip absolut eindeutig. Wenn eine bestimmte
Anzahl von Fahrzeugen – z. B. drei Fahrzeuge – auf
einer Straße innerhalb eines überschaubaren Bereiches
nur noch mit einer geringen Geschwindigkeit kriechen oder stehen,
so ist das mit Sicherheit ein Stau.
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Ein
ganz gewichtiger Vorteil der Erfindung ist, dass dieser Stau bereits
während seiner Entstehung erfasst wird. Es ist ein wesentliches
Charakteristikum eines Staus, dass kurze Zeit nach dem Anhalten
oder Kriechen eines ersten Fahrzeuges mit einer Geschwindigkeit
unterhalb eines Mindestwertes weitere, von hinten nachfolgende Fahrzeuge
ebenfalls ihre Geschwindigkeit zumindest auf Kriechgeschwindigkeit
absenken. Ein in der Praxis typischer zeitlicher Abstand bis zum
Eintreffen des nächsten Fahrzeuges ist kürzer
als etwa eine Minute bis hin zu einigen Minuten. Deshalb ist für
eine So forterfassung eines Staus drei Minuten eine sinnvolle Dauer
der Messperiode.
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Eine
einzige Minute als Messperiode wäre nur dann sinnvoll,
wenn das Warnsystem mit der Option eines Stauprüfungssignals
ausgestattet ist, das bereits stehende Fahrzeuge innerhalb einer
sehr viel kürzeren Messperiode erfasst.
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Wenn
nach dem Anhalten eines Fahrzeuges etliche Minuten vergehen, bis
ein weiteres Fahrzeug anhält, ist es möglich,
dass das erste Fahrzeug bereits wieder seine Fahrt fortgesetzt hat
oder dass der Stopp erwünscht ist, weil das Fahrzeug einen
Parkplatz erreicht hat. Deshalb ist es ein wesentliches Merkmal
der Erfindung, dass eine Haltinformation an die Steuerung des Stauwarngerätes
eine Messperiode von vorwählbarer Länge startet,
innerhalb derer die Steuerung den Empfang weiterer Haltinformationen
zählt. Erst beim Überschreiten einer vorgebbaren
Anzahl von Haltinformationen wird im jeweiligen Fahrzeuginneren
eine Stauwarnung ausgelöst.
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Damit
das Erfassen der Informationen für eine Staumeldung und
eine Stauwarnung sich nur auf solche Fahrzeuge bezieht, die tatsächlich
so nahe sind, dass ihr Halt für den Betroffenen in allernächster
Zeit zu einem unmittelbar wirkenden Verkehrshindernis zu werden
droht, sieht die Erfindung vor, dass die Reichweite der Funksender
begrenzt ist.
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Damit
die Staumeldung jedoch trotzdem über einen großen
Bereich hinweg ausgestrahlt werden kann, wird sie kaskadisch von
einem Fahrzeug zum nächsten weitergegeben und pflanzt sich
dadurch von Stauwarngerät zu Stauwarngerät fort.
Damit diese Staumeldung nur in Bereiche gesendet wird, in denen
sie wirklich von Interesse ist, wird die Weitergabekette nach einer
bestimmten Entfernung unterbrochen.
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Für
das erfindungsgemäße Erkennen eines Staus ist
es wesentlich, dass innerhalb einer jeden Messperiode die Haltinformationen
von möglichst allen Fahrzeugen innerhalb der Reichweite
ihrer Funksender erfasst werden. Deshalb wird in jedem Stauwarngerät
während des Empfangs einer Haltinformation das Versenden
weiterer Haltinformationen so lange blockiert, bis die erste Haltinformation
vollständig empfangen worden ist. Damit wird eine Kollision von
mehreren Haltinformationen ausgeschlossen und eine vollständige
Zählung gesichert.
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Für
die Begrenzung der Reichweite der Staumeldung schlägt die
Erfindung vor, dass bei jeder Stufe der Weitergabe der Staumeldung
von einem Fahrzeug zu einem anderen Fahrzeug ein Signal für die
Stufenanzahl mit ausgesendet wird, das sich bei jeder Weitergabestufe
um eine Einheit erhöht. Im jeweiligen empfangenden Stauwarngerät
wird nur das Signal mit der höchsten empfangenen Stufenanzahl ausgewertet,
Meldungen mit einer niedrigeren Stufenanzahl von direkt benachbarten
Fahrzeugen werden ignoriert. Nach einer vorwählbaren Höhe
der Stufenanzahl wird die Weitergabe der Stauwarnung beendet. Damit
wird erreicht, dass die Ausstrahlung einer Staumeldung auf dasjenige
Vielfache der Reichweite jedes Funksenders beschränkt wird,
das durch die Höhe der Stufenanzahl vorgegeben wird. Wenn also
die Reichweite eines jeden Funksenders z. B. 60 Meter beträgt
und die Weitergabe nach einer Stufenanzahl von 10 beendet wird,
ergibt sich daraus eine Reichweite für die Weitergabe einer
Meldung von 60 m × 10 = 600 Meter.
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Wenn
alle Stauwarngeräte aus ihrem Funksender mit der gleichen
Sendeleistung abstrahlen und die Form der Sendeantenne jeweils die
gleiche Wirkung hat und der Anbauort der Sendeantenne am Fahrzeug
jeweils äquivalent ist, so ist auch die Reichweite des
Funksignals, die sich daraus ergibt, innerhalb einer gewissen Toleranz
reproduzierbar.
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Zwar
kann die Reichweite je nach Umgebung schwanken, wobei die Toleranzen
größer ist als die z. B. mit einem Navigationsgerät
mögliche Positioniergenauigkeit. Für eine Stauwarnung
wird jedoch eine derart hohe Genauigkeit der Entfernungsangabe gar
nicht benötigt. Da die Stauwarnung stets zuerst an den
Fahrer eines Fahrzeuges gegeben wird und nicht unmittelbar auf dessen
Bremsen wirkt, ist die durch den Fahrer bewirkte Toleranz bei der
Umsetzung dieser Warnung in aller Regel höher als die Toleranz
in der Reichweite der Funksender. Deshalb würde eine deutliche
Reduzierung der Toleranz der Reichweite keinen entsprechenden Mehrgewinn
in der Funktion des Stauwarngerätes bringen, sondern nur
den Aufwand erhöhen.
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Daher
ist es sogar sinnvoll, die jeweils erreichte Stufenanzahl der kaskadischen
Weitergabe einer Staumeldung zusätzlich zur Stauwarnung
im Innenraum des Fahrzeuges als ein Maß für die
Entfernung zum Beginn des Staus anzuzeigen. Die Anzeige könnte
dann z. B. lauten: „Stau in 500–700 m”, wenn
sich aus der Multiplikation der Stufenanzahl 10 mit der Reichweite
60 m die Entfernung 600 m ergibt.
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So
wie die Verkehrsteilnehmer mit einer fast ähnlich hohen
Toleranz bei den üblichen Geschwindigkeitsanzeigern auskommen,
ist auch die Akzeptanz einer solchen Toleranz für die Entfernungsangabe
für den Abstand zum Beginn eines Staus akzeptabel.
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Die
tatsächlich in der Praxis gewählte Reichweite
jedes Funksenders sollte auf der einen Seite berücksichtigten,
dass eine Warnung auch bei sehr hoher Geschwindigkeit noch rechtzeitig
erfolgen kann, die Reichweite des einzelnen Funksenders also relativ
hoch liegt. Für derartige Ansprüche schlägt
die Erfindung eine Reichweite von 90 Meter vor.
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Eine
dazu gegenläufige Forderung ist die möglichst
weitgehende Beschränkung auf einen sehr eng umgrenzten
Raum, innerhalb dessen der Beginn eines Staus erfasst wird. Als
eine auf diese Forderung angepasste Reichweite schlägt
die Erfindung 45 Meter vor. Ein sinnvoller Kompromiss zwischen diesen
beiden Werten ist eine Reichweite des Funksenders von etwa 60 Meter.
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Auf
aktuellem Stand der Technik zeigen Fernsteuergeräte, Personenrufgeräte
und Fernbedienungen für Lichtschalter und andere Anwendungen,
dass derartige Sender mit sehr geringen Kosten herstellbar sind
und deshalb eine millionenfache Verbreitung wirtschaftlich möglich
ist.
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Auch
die übrigen Aufwendungen für das erfindungsgemäße
Stauwarngerät sind verhältnismäßig
sehr gering. Als Geschwindigkeitssensor kann z. B. ein Impulsgeber
auf eine Antriebswelle eines Rades am Fahrzeug gesetzt werden, der
von der Steuerung des Stauwarngerätes abtastbar und auswertbar
ist. Alternativ können andere im Fahrzeug gebildete Geschwindigkeitssignale
von der Steuerung des Stauwarngerätes als Geschwindigkeitssensor
ausgewertet werden.
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Im
städtischem Verkehr würde ein erfindungsgemäßes
Stauwarngerät vor jeder roten Verkehrsampel pflichtgemäß einen
Stau melden. Falls diese Meldung nicht gewünscht ist, kann
eine Staumeldung nur oberhalb einer vorwählbaren, sog. Warngeschwindigkeit
auch in eine Stauwarnung umgesetzt werden, die im jeweiligen Fahrzeuginneren wahrnehmbar
ist.
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Dabei
ist es auf aktuellem Stand der Technik frei wählbar, ob
diese Stauwarnung akustisch durch ein gesprochenes Wort, einen Summer,
einen Piepton oder eine andere akustische Information erfolgt, ob
auf einem Stauwarngerät ein Display, eine Textinformation
und/oder eine Grafik aktiviert oder ob – ähnlich
einer Flugzeugsteuerung – ein Antrieb das Lenkrad leicht
vibrieren lässt.
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Eine
sehr interessante Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen
Stauwarngerätes ist ein Stauprüfungssignal mit
dem z. B. ein schnell fahrendes Fahrzeug eine Anfrage an alle anderen
Stauwarngeräte ausstrahlen kann, ob sich diese Geräte
in einem Stau befinden.
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Durch
die limitierte Reichweite des Funksenders wird sich diese Anfrage
nur auf einen Bereich beschränken, in dem die Antwort auf
diese Anfrage für den Fahrer des sendenden Fahrzeugs hoch
interessant ist.
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Auf
den Empfang des Stauprüfungssignals hin wird in jedem Stauwarngerät
der Zeitgeber eine sehr kurze Messperiode starten, innerhalb derer
die Steuerung prüft, ob die Geschwindigkeit „ihres” Fahrzeuges
unterhalb des Geschwindigkeitsschleichwertes liegt. Wenn diese Prüfung
positiv ausfällt, das Fahrzeug also steht, wird die Zählung
von weiteren, von anderen Fahrzeugen eintreffenden Haltinfor mationen
gestartet, die durch das gleiche Stauprüfungssignal ausgelöst
worden sind.
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Da
ein erfindungsgemäßes Stauwarngerät das
Ausstrahlen von Haltinformationen blockiert und sie stattdessen
zwischenspeichert, wenn bereits eine Haltinformation gesendet wird,
ist sichergestellt, dass die Haltinformation eines weiteren, ebenfalls
haltenden Fahrzeuges nicht unterdrückt, sonder ebenfalls gesendet
wird. Dadurch werden auf ein Stauprüfungssignal hin alle
Stauwarngeräte innerhalb der Reichweite des Funksenders
angefragt und deren Haltinformationen mit Sicherheit abgesendet.
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Durch
diese zusätzliche Funktionalität ist also sicher
gestellt, dass einem Fahrzeugführer, der sich einem für
ihn nicht sichtbaren Stauende nähert, eine Warnung gegeben
wird. Durch die beschränkte Reichweite jedes Stauwarngerätes
werden ihm ausschließlich Staus in seiner allernächsten
Umgebung gemeldet. Von der Meldung weiterer Staus in größeren
Entfernungen wird er verschont.
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Die
Funktionalität sollte nur oberhalb einer bestimmten sog.
Warngeschwindigkeit aktiviert werden, wie z. B. 40 km/h, damit für
die im Stau bereits stehenden Fahrzeuge ein – vollkommen überflüssiger – Hinweis
auf den Stau, in dem sie derzeit stehen, unterbleibt.
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Für
die Länge der Messperiode, die durch ein Stauprüfungssignal
gestartet wird, schlägt die Erfindung eine viel kürzere
Zeit als bei der Messperiode zur Ersterfassung eines Staus, die
durch Haltinformation von Fahrzeugen ausgelöst werden,
die soeben zum Stehen kommen. Das Stauprüfungssignal fragt
primär nach Haltinformationen von bereits stehenden Fahrzeugen,
deren Stauwarngerät noch aktiv ist und nicht wegen Abstellen
des Fahrzeuges deaktiviert ist.
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Wenn
die vom Stauprüfungssignal ausgelöste Messperiode
3 Sekunden dauert, dann können alle Haltinformationen sicher
erfasst werden.
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Wenn
eine kaskadisch begrenzbare Weitergabe des Stauprüfungssignals über
nur eine einzige Stufe zugelassen wird, ergibt sich bei einer Reichweite
des Funksignals von 90 m eine Reichweite der Stauprüfung
von 2 × 90 m = 180 m. Wenn das abfragende Fahrzeug mit
einer Geschwindigkeit von z. B. 140 km/h fährt, hat es
innerhalb einer Messperiode von 0,18 Sekunden einen Weg von ca.
7 m zurückgelegt. Nach dem Empfang einer Stauwarnung und
bei einer effektiven Reichweite des Stauprüfungssignals von
180 m verbleiben also noch mehr als 170 m zum Anhalten. Einschließlich
einer Reaktionszeit des Fahrers von 1 Sekunde erfordert das eine
Verzögerung von rund 7 m/s2, was
für Fahrzeuge auf dem aktuellen Stand der Technik realistisch
ist.
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Durch
die Erweiterung der Anzahl der Stufen der Weitergabe ist eine Vergrößerung
der Reichweite des Stauprüfungssignals möglich.
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Eine
interessante Erweiterung eines erfindungsgemäßen
Stauwarngerätes ist die Meldung einer reduzierten Straßenhaftung.
Dieses Merkmal basiert darauf, dass auf aktuellem Stand der Technik zahlreiche
Fahrzeuge über ein Antiblockiersystem verfügen,
die durch Vergleich der Drehzahl aller Räder feststellt,
ob ein Rad blockiert oder durchdreht. Die gleichen Raddrehzahlsensoren
für diese Funktionen werden auch für den meist
als Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) bezeichneten,
selektiven Bremseingriff ausgewertet, mit dem ein schleuderndes
Fahrzeug abgefangen werden kann. Gemeinsam ist diesen und ähnlichen
Regelungen, dass sie eine Aktivitätsmeldung abgeben, wenn
die Drehzahl von ein oder zwei Rä dern des Fahrzeuges in
ungewöhnlichem Maße von der Drehzahl der anderen
beiden Rädern abweicht, weil aus der Abweichung geschlossen
werden kann, dass die Räder nicht mehr auf der Straße
abrollen, sondern darauf gleiten.
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Eine
mögliche Ursache dafür kann sein, dass bei einem
stark motorisierten Fahrzeug ein derart hohes Drehmomente auf ein
Antriebsrad gegeben wird, dass es auch auf trockener und griffiger
Straße damit überfordert ist, was von einem einzelnen
Fahrzeug mit einem unruhigen Fahrzeugführer auch im normalen
Straßenverkehr ausgelöst werden. Aber das Fahrzeug
kann auf Glatteis, Ölspuren, feuchte Blätter,
Raureif oder Verunreinigungen durch Baufahrzeuge oder Tierkot gelangt
sein, so dass schon bei gemäßigter Beschleunigung
ein Antriebsrad durchzudrehen droht. Um das zu vermeiden drosselt
eine Antriebsschlupfregelung oder eine Traktionskontrolle den Motor.
Wenn innerhalb kurzer Zeit mehr als nur ein Fahrzeug solche Aktivitäten
meldet, ist das auch für andere Fahrzeuge relevant.
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Die
Aktivitäten von Antiblockiersystemen (ABS) und von elektronischen
Stabilitätsprogrammen (ESP) beruhen noch seltener auf zu
schneller Fahrweise. Durch Blockieren von solchen Schlupfinformationen
leistungsstarker Fahrzeuge, die oberhalb derjenigen Gaspedalstellung
abgegeben würden, bei welcher eine bestimmte Leistungsobergrenze
von Motorleistung pro Fahrzeuggewicht überschritten wird,
die auch bei normalen Haftreibungsbeiwerten der Straße
die Räder durchdrehen lässt, werden Schlupfmeldungen
aufgrund fahrerischer Exzesse ausgeblendet.
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Die übrigen
Aktivitätsmeldung von ABS und ESP beruhen auf einer Verschlechterung
des Haftreibungsbeiwertes der Straßenoberfläche
durch unerwünschte Straßenbeläge. Da
sich die Eigenschaft eines derartigen Straßenbelages durch
das Überfahren von einem einzigen Fahrzeug kaum ändert,
wird i. d. R. nach einem ersten Fahrzeug, das deshalb seine entsprechenden
Regelsysteme aktiviert, alsbald ein zweites Fahrzeug ins Rutschen
kommen, sodass wiederum eines seiner Regelsysteme anspricht.
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Die
Aktivität aller genannten Regelsysteme wird als eine Schlupfinformation
an die Steuerung ausgegeben, die daraufhin eine Messperiode startet, innerhalb
derer die Schlupfinformationen von weiteren Steuergeräten
in anderen Fahrzeugen empfangen werden.
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Da
die Ursache einer Rutschgefahr i. d. R. über eine erheblich
längere Zeit hinweg erhalten bleibt, sollte die entsprechende
Messperiode erheblich länger sein, als wie bei der Stauerkennung,
da sich ein Stau schnell bilden und wieder auflösen kann.
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Damit
auch kleinere Bereiche mit reduzierter Straßenhaftung erfasst
werden, sollte bereits bei der Erfassung von zwei Schlupfinformationen
eine Meldung „reduzierte Straßenhaftung” ausgelöst
werden und die Warnung „Rutschgefahr” im Fahrzeuginneren
ausgelöst werden.
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In
einer weiteren Variante gibt ein erfindungsgemäßes
Stauwarngerät auch eine Crashmeldung kaskadisch weiter:
Sobald in einem einzigen Fahrzeug ein Crashsensor, ein Airbag oder
ein Überschlagsensor eine Crashinformation an die Steuerung
eines Stauwarngerätes gibt, wird unverzüglich eine
Crashmeldung ausgelöste, die von einem zum nächsten
Fahrzeug kaskadisch weitergeben wird. Im Unterschied zu der Staumeldung
und der Meldung einer reduzierten Straßenhaftung, die nur
dann ausgelöst werden, wenn wenigstens zwei oder mehr Informationen
innerhalb einer Messperiode eintreffen, wird eine Crashmeldung unverzüglich
weitergegeben. Damit wird erreicht, dass das erfindungsgemäße
Stauwarngerät auch vor einem verunfallten Fahrzeug warnt,
das die Straße eventuell blockiert. Die Unfallmeldung enthält
aber auch die Bitte an die anderen Verkehrsteilnehmer, den Personen
im Unfallfahrzeug ggf. schnell zu Hilfe zu kommen.
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Im
allgemeinsten Fall ist eine Meldung über einen Stau, reduzierte
Straßenhaftung oder einen Unfall für die Fahrzeuge
aus beiden Fahrtrichtungen einer Straße relevant und daher
interessant.
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Auf
einer Autobahn mit abgetrennten Fahrspuren kann jedoch eine Staumeldung
für die Gegenfahrbahn von untergeordneter Bedeutung sein.
Ein Unfall blockiert meist nur eine Fahrtrichtung. Ein sog. Sekundärunfall
in der anderen Fahrtrichtung wird nur durch „gaffende” Verkehrsteilnehmer
in Fahrzeugen in der Gegenrichtung ausgelöst.
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Wenn
deshalb ein Weitergeben einer Staumeldung in Fahrtrichtung nicht
erwünscht ist, kann in einer Ausführungsvariante
jeder Funksender nur von der Rückseite des jeweiligen Fahrzeuges
abstrahlen. Damit diese Funktion möglichst nur auf Autobahnen und
auf Schnellstraßen beschränkt bleibt, ist es sinnvoll,
dass nur oberhalb einer vorwählbaren, mittleren Reisegeschwindigkeit
eines Fahrzeuges jeder Funksender die Staumeldungen nur von der
Rückseite des jeweiligen Fahrzeuges abstrahlt. Dafür
kann z. B. die Sendeantenne des Funksenders in das Kennzeichen des
Fahrzeuges integriert werden.
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Das
Stauprüfungssignal muss jedoch unbedingt in Fahrtrichtung
ausgesendet werden. Es ist sogar sinnvoll, das Stauprüfungssignal
mit der Anfrage nach bestehenden Staus nur an der Vorderseite des Fahrzeuges
auszustrahlen.
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Um
einen Missbrauch des Warnsystems möglichst auszuschließen
und eventuellen Fehlkalibrierungen mit ihren Folgen möglichst
zu vermeiden, ist es sinnvoll, dass jedes Stauwarnsystem eichfähig und/oder
von einer offiziellen Institution versiegelbar ist.
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Ähnlich
wie derzeit der technische Überwachungsverein (TÜV)
oder andere öffentlichrechtliche Institutionen die Bremsfähigkeit
und den Schadstoffausstoß aller Fahrzeuge überwacht,
kann auch vorgeschrieben werden, dass ein erfindungsgemäßes Stauwarngerät
von einer offiziellen Institution geprüft und mit einem
entsprechenden Siegel versehen werden.
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Da
die Funktionen eines Stauwarngerätes bei regelmäßigem
Gebrauch zu einem wichtigen Teil der Sicherheitsausrüstung
des Fahrzeuges werden, wird der Nutzer auch vom Sicherheitsgerät
selbst erwarten, dass es in seiner Funktion gesichert ist. Dafür ist
es sinnvoll, die Funktionen jedes Stauwarngerätes redundant
aufzubauen, so dass sich das Gerät selbst beim Einschalten
prüfen kann und seine Funktionsbereitschaft meldet.
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Für
die korrekte Erfassung der vorgeschlagenen Geschwindigkeitsschwellwerte
muss die Geschwindigkeitserfassung an den Abrollumfang der jeweiligen
Räder des Fahrzeuges angepasst werden. Eine einfache Variante
ist, dass der Abrollumfang jedes Rades bezogen auf z. B. die Anzahl
der Inkremente pro Umdrehung des Geschwindigkeitssensors eingebbar
ist. Eine andere Möglichkeit ist, ein Geschwindigkeitssignal
zu verwenden, das bereits den Abrolldurchmesser des Rades berücksichtigt.
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In
einer zusätzlichen Variante kann das einzelne Stauwarngerät
eine Fahrzeugidentifikation per Funk aussenden, wie z. B. ein Kfz-Kennzeichen,
die Fahrgestellnummer oder eine andere, das jeweilige Fahrzeug identifizierende
Angabe. Damit kann u. a. bei zwei ansonsten gleichen Meldungen verifiziert werden,
ob sie tatsächlich aus zwei verschiedenen Quellen stammen.
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In
einer anderen Variante kann die Reichweite bei der kaskadischen
Weitergabe jeder Meldung mittels der Erfassung der jeweiligen Position
des Fahrzeuges begrenzt werden. Dazu strahlt jedes Stauwarngerät
bei jeder Meldung auch seine aktuelle Position per Funk mit aus.
Dieser Wert wird beim Empfang in einem anderen Steuergerät
mit dessen Position verglichen. Aus der Differenz lässt
sich die Entfernung zwischen beiden Geräten errechnen.
Bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für den
Abstand von der ursprünglichen Meldung wird die Weitergabekette
unterbrochen.
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Dieses
Verfahren hat jedoch die Einschränkung, dass jedes Gerät
eine Positionsistwerterfassung, wie z. B. eine Auswertung des globalen
Positioniersystem GPS, aufweisen muss und alle miteinander kommunizierende
Geräte auch die gleiche Software nutzen. Durch Unterbrechungen
beim Empfang der GPS-Signale können Irrtümer bei
der Positionsistwertbestimmung entstehen, die die Berechnung des
tatsächlichen Abstandes erschweren oder gar blockieren.
Deshalb bevorzugt die Erfindung die begrenzbare kaskadische Weitergabe
von einem Sender zum nächsten.
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Die
Auswertung der aktuellen Positionsistwerte ist jedoch dann sinnvoll,
wenn das erfindungsgemäße Stauwarngerät
in ein Navigationsgerät integriert ist.
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Als
zusätzliche Ausstattungsvariante kann ein Stauwarngerät
an ein Mobiltelefon angeschlossen werden, das beim Empfang einer
Meldung selbsttätig eine entsprechende Information an eine zuständige,
zentrale Überwachungsinstitution sendet.
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Bei
der Übermittlung dieser Information durch das Mobiltelefon
ist es sinnvoll, den aktuellen Funkbereich des Mobiltelefons mit
zu übermitteln, sodass dessen ungefähre Lokalisierung
in der Zentrale erkennbar wird.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Stauwarnsystem kann auch
ein stationäres Meldenetz aufgebaut werden. Dazu schlägt
die Erfindung die ortsfeste Montage von weiteren Stauwarngeräte
in etwa gleichmäßigem Abstand zueinander vor,
z. B. an Straßenlaternen, Leitplanken, Häuserfronten,
Wegweisern, Brücken, Werbetafeln, Schallschutzwänden Bäumen
oder an anderen Erhebungen. Die ortsfesten Stauwarngeräte überführen
die dezentral von Fahrzeug zu Fahrzeug weitergegebenen Meldungen in
das ortsfeste Netz.
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Dabei
können die einzelnen ortsfesten Stauwarngeräte
ihre Meldungen auch drahtlos an die Zentrale weitergeben. Sinnvollerweise
nutzen sie dafür eine andere Frequenz als bei der mobilen
Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation. Alternativ ist natürlich
eine Verbindung über Kabel möglich.
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Da
die Standorte der stationären Stauwarngeräte festliegen
und in der Zentrale bekannt sind, kann durch den gleichzeitigen
Empfang einer Meldung von mehreren, stationären Stauwarngeräten unter
Berücksichtigung ihres Standortes und unter Berücksichtigung
der jeweiligen Stufenanzahl der kaskadischen Weitergabe von Fahrzeug
zu Fahrzeug die jeweilige Position der Meldung berechnet werden.
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Die
erreichbare Genauigkeit entspricht dabei der Reichweite der mobilen
Stauwarngeräte.
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Um
die Abstände im erforderlichen Netz der stationären
Stauwarngeräte zu vergrößern, ist es möglich,
dass die mobilen Stauwarngeräte in den Fahrzeugen alle
Meldungen über eine relativ große Anzahl von Weitergabestufen
hinweg weiterreichen, aber auf dem letzten Teil der Weitergabe in
den weitergebenden Fahrzeugen keine entsprechende Warnung mehr ausgelöst
wird. Die mobilen Stauwarngerate dienen dann nur noch als Relaisstation
zur Weitergabe der Meldung.
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Als
zusätzliche Warnung kann auch „Stop-and-go-Verkehr” erfasst
werden: Wenn eine bestimmte Anzahl von Fahrzeugen innerhalb einer Messperiode
eine Geschwindigkeit unterhalb der Schleichgeschwindigkeit als Information
an eine Steuerung geben und daraufhin die Steuerung eine Meldung „Stop-and-go” auslöst,
wird diese Meldung kaskadisch von einem Fahrzeug zum nächsten
Fahrzeug weitergegeben und jeweils eine entsprechende Warnung im
Fahrzeuginnenraum ausgelöst.
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Im
Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung
anhand eines Beispiels näher erläutert werden.
Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern
nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
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1 Fahrzeug
mit Blockschaltbild eines Stauwarngerätes
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2 Tabellarische
Abfolge der Informationen, Meldungen und Warnungen
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3 Übersicht über
die Geschwindigkeitsbereiche
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Die
Figuren zeigen im Einzelnen:
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In 1 ist
die Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 dargestellt, das mit
einem Stauwarngerät 2 ausgerüstet ist,
welches in 1 als Blockschaltbild wiedergegeben
ist. Es enthält als zentrales Funktionsglied die Steuerung 25,
die über den Funkempfänger 24 die eintreffenden
Meldungen 4 empfängt, die jeweils mit der Stufenanzahl 6 bewertet
sind. Eine solche Meldung 4 wird in der Steuerung 25 in
einer entsprechende Warnung 5 umgesetzt, die im Innenraum
des Fahrzeuges 1 aktiviert wird. Diese Meldung 4 wird
zusätzlich von der Steuerung 25 an den Funksender 23 weitergegeben,
der sie wieder nach außen abstrahlt, wodurch sie innerhalb
der Grenze der Reichweite des Funksenders 23 von weiteren
Fahrzeugen 1 empfangen werden kann. Dabei wird wiederum
eine Stufenanzahl 6 mit ausgesendet, die jedoch um einen
Wert erhöht ist. Dadurch ist es möglich, die kaskadische
Weitergabe einer Meldung nach dem Erreichen einer bestimmten Stufenanzahl
zu beenden, sodass sie nur in einem relevanten Bereich ausgestrahlt
wird.
-
In 1 ist
symbolisiert, dass die Steuerung 25 die Informationen 3 des
Fahrzeugs 1 aufnimmt. Z. B. werden Impulsgeber an den vier
Rädern des Fahrzeuges – in 1 als ein
Ring mit radialen Strichen symbolisiert – durch je einen
Geschwindigkeitssensor 21 abgetastet und ausgewertet. Als
Auswertung wird die sog. „Haltinformation 31” weitergegeben,
die die Steuerung 25 darüber informiert, dass
das Fahrzeug steht oder fast zum Stehen gekommen ist.
-
In ähnlicher
Weise wird die Schlupfinformation 32 an die Steuerung 25 weitergereicht.
Eine – hier nicht gezeigte – Regeleinrichtung
erfasst die Drehzahlunterschiede zwischen den Rädern des
Fahrzeu ges z. B. bei schleuderndem Fahrzeug und gibt eine entsprechende
Schlupfinformation 32 an die Steuerung 25.
-
Ein
Crash des Fahrzeuges wird über einen Crashsensor erfasst,
der in 1 symbolisch als ein verbeultes Profil im Bug
des Fahrzeuges dargestellt ist und die Crashinformation 33 an
die Steuerung 25 gibt.
-
Für
Meldungen, die erst dann abgegeben werden, wenn mehrere Fahrzeuge
eine entsprechende Information an die Steuerung 25 gegeben
haben, befiehlt die Steuerung 25 einem Zeitgeber 22 den Start
einer Messperiode 8, innerhalb derer die eintreffenden
Informationen 3 gezählt werden. Wenn innerhalb
dieser Messperiode 8 zumindest die vorgegebene Anzahl von
Informationen 3 eingetroffen ist, wird eine entsprechende
Meldung 4 über den Funksender 23 abgegeben
sowie eine entsprechende Warnung 5 im Innenraum des Fahrzeuges
ausgelöst.
-
In 1 ist
gut nachvollziehbar, wie vom vorausfahrenden Fahrzeug Meldungen 4 mit
einer Stufenanzahl 6 empfangen werden und – sofern
die maximal zulässige Stufenanzahl 6 noch nicht überschritten
ist – wiederum als eine Meldung 4 mit einer um
einen Zähler erhöhten Stufenanzahl 6 weitergegeben.
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In 1 ist
als Alternative zur Funkantenne, die hier auf dem Kotflügel
des Fahrzeuges angeordnet ist, auch eine nur nach hinten abstrahlende
Antenne dargestellt, hier z. B. das Kennzeichen 231. Darüber
werden bei schneller Fahrt – z. B. auf der Autobahn – die
Meldungen 4 und deren Zählstufe 6 nur
nach hinten ausgestrahlt.
-
In 1 ist
ebenfalls das Stauprüfungssignal 9 dargestellt,
das über den Funksender 23 abgegeben wird, und
in allen Stauwarngeräten in denen es empfangen wird, eine
sehr kurze Messperiode 8 startet, innerhalb derer die Haltinformationen 31 aller erreichbaren
Fahrzeuge abgefragt und gezählt werden. Wenn eine Mindestanzahl
von Haltinformationen 31 – wie z. B. drei – in
irgendeinem der erreichten Stauwarngeräte 2 gezählt
worden ist, wird unverzüglich eine Staumeldung 41 ausgesendet.
Durch das Stauprüfungssignal 9 kann ein Fahrzeug 1 rechtzeitig vor
einem Stauende gewarnt werden, das der Fahrer nicht direkt erkennen
kann. Deshalb wird es oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit
laufend ausgesendet.
-
1 zeigt
auch die Schleichinformation 34 als eine Auswertung des
Geschwindigkeitssensors 21. Die dafür erforderliche
Auswerteeinheit des Geschwindigkeitssensors 21 ist in 1 der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt.
-
In 2 ist
tabellarisch die Abfolge der Informationen 3, der daraufhin
ausgelösten Meldungen 4 und der dadurch im Innenraum
jedes Fahrzeuges 1 ausgelösten und wahrnehmbaren
Warnungen 5 eingetragen. Für die Warnung vor einem
Stau sind mehrere Haltinformationen 31 erforderlich, was
in der vorletzten Spalte eingetragen ist. Sobald deren vorgegebene
Mindestanzahl innerhalb einer Messperiode 8 überschritten
wird, wird eine Staumeldung 41 ausgelöst, die
im Fahrzeuginneren als Stauwarnung 51 wahrnehmbar ist.
-
Zur
Warnung vor einer Schleudergefahr werden von den Radsensoren Schlupfinformationen 32 unter
Zuhilfenahme einer im Fahrzeug vorhandenen Regelelektronik wie ESP,
ABS oder ähnliches an eine Steuerung 25 gegeben,
die bei ausreichenden Anzahl von Schlupfinformationen 32 die
Meldung „reduzierte Straßenhaftung 42” aussen det
und im Innenraum die Warnung „Rutschgefahr 52” aktiviert.
Zur Unfallwarnung reicht eine einzige Crashinformation 33,
die eine Crashmeldung 43 auslöst, welche von Fahrzeug
zu Fahrzeug verbreitet wird und in deren jeweiligem Innenraum eine
Warnung „Unfall 53” auslöst.
-
In 3 ist
eine Übersicht über die hier relevanten Geschwindigkeitsstufen
in Form einer Geschwindigkeitsanzeige oder Tachometer aus einem Kfz
dargestellt.
-
Bei
Geschwindigkeiten unterhalb des Geschwindigkeitsmindestwertes 71 wird
eine Haltinformation 31 an die Steuerung 25 gegeben.
Aus mehreren Haltinformationen 31 wird eine Staumeldung 41 abgeleitet.
-
Bei
Geschwindigkeiten zwischen dem Geschwindigkeitsmindestwert 71 und
dem Geschwindigkeitsschleichwert 72 wird eine Schleichinformation 34 an
die Steuerung 25 abgegeben. Aus mehreren Schleichinformationen 34 wird
eine Meldung „Stop-and-go-Verkehr” abgeleitet.
-
Bei
Geschwindigkeiten oberhalb der Warngeschwindigkeit 73 wird
im Inneren des Fahrzeugs 1 eine Warnung 5 ausgelöst,
die bei niedrigeren Geschwindigkeiten unterbleibt.
-
Oberhalb
der Reisegeschwindigkeit 74 kann der Funksender 23 nur
nach hinten abstrahlen. z. B. über das Kennzeichen 231.
-
- 1
- Fahrzeug,
enthält ein Stauwarngerät 2
- 2
- Stauwarngerät,
in zahlreichen Fahrzeugen 1
- 21
- Geschwindigkeitssensor
für Stauwarngerät 2
- 22
- Zeitgeber,
im Stauwarngerät 2
- 23
- Funksender,
im Stauwarngerät 2
- 231
- Kennzeichen
des Fahrzeugs 1, als Funkantenne nutzbar
- 24
- Funkempfänger,
im Stauwarngerät 2
- 25
- Steuerung,
im Stauwarngerät 2
- 26
- Abwärtszähler
im Zeitgeber 22
- 3
- Informationen
eines Fahrzeugs 1
- 31
- Haltinformation
eines Fahrzeugs 1
- 32
- Schlupfinformation
eines Fahrzeugs 1
- 33
- Crashinformation
eines Fahrzeugs 1
- 34
- Schleichinformation
eines Fahrzeugs 1
- 4
- Meldung
eines risikoreichen Verkehrszustandes, aus den Informationen mehrerer
Fahrzeuge 1 zusammengesetzt
- 41
- Staumeldung,
aus mehreren Haltinformationen 31 abgeleitet
- 42
- Reduzierte
Straßenhaftung, aus mehreren Schlupfinformationen 32 abgeleitet
- 43
- Crashmeldung,
aus einer einzigen Crashinformation 33 abgeleitet
- 5
- Warnungen,
die im Inneren jedes Fahrzeugs 1 auslösbar sind
- 51
- Stauwarnung,
durch Staumeldung 41 ausgelöst
- 52
- Rutschgefahr,
durch Meldung „reduzierte Straßenhaftung” 42 ausgelöst
- 53
- Unfall,
durch eine einzige Crashmeldung 43 ausgelöst
- 6
- Stufenanzahl
der Weitergabe einer Meldung 4 von einem Stauwarngerät 2 zum
nächsten Stauwarngerät 2
- 71
- Geschwindigkeitsmindestwert,
unterhalb derer ein Fahrzeug gestaut ist
- 72
- Geschwindigkeitsschleichwert,
unterhalb derer sich ein Fahrzeug im Stop & Go-Verkehr befindet
- 73
- Warngeschwindigkeit,
oberhalb derer eine Meldung 4 im Inneren des Fahrzeugs 1 eine Warnung 5 auslöst
- 74
- Reisegeschwindigkeit,
oberhalb derer der Funksender (23) nur nach hinten abstrahlt
- 8
- Messperiode,
innerhalb derer eintreffende Informationen 3 gezählt
werden
- 9
- Stauprüfungssignal,
löst Messperiode 8 aus
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10103392 [0005]
- - DE 102007052540 A [0009]