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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Beim Betrieb von Straßenbahnen werden Fahrerassistenzsysteme basierend auf Videokameras, Radarsensoren oder Lidarsensoren verwendet, um das Risiko einer Kollision der Straßenbahn mit einem Objekt, das sich in der Nähe der Schienen oder auf den Schienen befindet, zu minimieren. Eine besondere Herausforderung stellen dabei Fahrzeuge dar, die in schmalen Straßen nah am Lichtraumprofil der Straßenbahn geparkt sind. Die derzeit zur Kollisionsvermeidung eingesetzten Sensorsysteme sind oftmals ungeeignet, eine kollisionsfreie Vorbeifahrt der Straßenbahn an den nah am Lichtraumprofil geparkten Fahrzeugen vorherzusagen. Zwar sind heutige Sensorsysteme gut geeignet, die Umrisse eines Fahrzeugs grob zu erfassen; allerdings ist es beispielsweise schwierig, die genauen Umrisse bzw. Details eines geparkten Fahrzeuges zu erkennen. So ist es beispielsweise möglich, dass mittels eines Sensors zwar ein Kastenaufbau eines Lieferwagens genau erfasst werden kann, der Seitenspiegel des Lieferwagens aber übersehen wird. D. h. eine genaue Vorhersage darüber, ob ein Teil des am Straßenrand geparkten Fahrzeugs in das Lichtraumprofil der Straßenbahn hineinragt, ist mittels direkter Messung nicht zuverlässig möglich.
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In der Praxis reagieren Straßenbahnfahrer entsprechend mit langsamer Fahrt, wenn ein Fahrzeug in der Nähe des Lichtraumprofils der Straßenbahn geparkt ist. Der Straßenbahnfahrer tastet sich also an dem geparkten Fahrzeug vorbei und beobachtet hierbei den Abstand zu den Komponenten des Fahrzeugs. Dieses Vorgehen hat den Nachteil, dass der Straßenbahnfahrer beim Passieren des geparkten Fahrzeuges nicht mit der für diesen Streckenabschnitt vorgesehenen Geschwindigkeit fährt und somit eine Verspätung der Straßenbahn entstehen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Schienenfahrzeugs, wobei mittels einer Umfeldsensorik des Schienenfahrzeugs ein Überwachungsbereich vor dem Schienenfahrzeug überwacht wird, wobei Identifikationsdaten und Positionsdaten von einem statischen Objekt, das innerhalb des Überwachungsbereich erkannt wird, bestimmt werden, hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Reaktionsmaßnahme eingeleitet wird, wenn ein Vergleich der Identifikationsdaten und Positionsdaten des erkannten Objekts mit einer Datenbank ergibt, dass das erkannte Objekt nicht als unkritisches Objekt klassifiziert ist. Statt mittels der Umfeldsensorik direkt zu bestimmen, ob ein in dem Überwachungsbereich befindliches statisches Objekt eine Gefahrenquelle für das Schienenfahrzeug darstellt, beispielsweise, weil das statische Objekt in ein Lichtraumprofil des Schienenfahrzeugs hineinragt, wird gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens vielmehr das erkannte Objekt mit Einträgen in der Datenbank verglichen, um zu ermitteln, ob das erkannte Objekt dort als unkritisches Objekt klassifiziert ist. Um das erkannte Objekt mit den Einträgen in der Datenbank vergleichen zu können, werden Identifikationsdaten, die eine eindeutige Identifikation des erkannten Objektes erlauben, und Positionsdaten, die eine eindeutige Position des erkannten Objekts beschreiben, bestimmt.
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Vorteilhaft ist, dass ein erkanntes Objekt als unkritisch klassifiziert wird, falls das Schienenfahrzeug oder ein Vergleichsfahrzeug das erkannte Objekt kollisionsfrei passiert. Gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird das erkannte Objekt also als unkritisch klassifiziert, falls bekannt ist, dass das Schienenfahrzeug oder ein Vergleichsfahrzeug, bei dem es sich vorteilhafterweise um ein Vergleichsfahrzeug gleichen Typs wie das Schienenfahrzeug handelt, das erkannte Objekt passieren kann. Aus der Tatsache, dass ein Passieren des erkannten Objekts bereits einmal kollisionsfrei möglich war, wird also rückgeschlossen, dass ein erneutes Passieren des erkannten Objektes weiterhin kollisionsfrei möglich sein wird, weswegen das erkannte Objekt als unkritisches Objekt klassifiziert wird.
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Vorteilhaft ist, dass die Identifikationsdaten und die Positionsdaten des erkannten Objekts an die Datenbank übermittelt werden, wenn das erkannte Objekt als unkritisch klassifiziert wird. Die Datenbank wird somit vorteilhafter Weise fortlaufend mit neuen Daten zu unkritischen Objekten versorgt. In weiterer Vorteilhafter Ausgestaltung werden in der Datenbank als unkritische Objekte hinterlegte Objekte aus der Datenbank entfernt, wenn das Fahrzeug die Position dieser Objekte nicht verifizieren kann, beispielsweise weil ein am Straßenrand geparktes Fahrzeug fortbewegt wurde. Somit kann die Aktualität der Datenbank verbessert werden.
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Vorteilhaft ist, dass die Positionsdaten eine laterale Position des erkannten Objekts entlang eines Gleises, das das Schienenfahrzeug oder das Vergleichsfahrzeug befährt, umfassen. Mit anderen Worten umfassen die Positionsdaten somit Informationen darüber, in welcher Entfernung zu einem Referenzpunkt auf dem Gleis sich das erkannte Objekt entlang des Gleises betrachtet befindet, beispielsweise können die Positionsdaten Informationen darüber umfassen, dass ein erkanntes Objekt bei Streckenkilometer 3,125 befindlich ist.
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Vorteilhaft ist, dass die Identifikationsdaten eine Lagebeziehung von Teilkomponenten des erkannten Objektes zueinander umfassen. Eine Lagebeziehung kann dabei insbesondere ein relativer Abstand von Teilkomponenten zueinander oder ein Winkel zwischen sich schneidenden Verbindungslinien, die Teilkomponenten des erkannten Objekts miteinander verbinden, umfassen. Handelt es sich bei dem erkannten Objekt beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, so kann es sich bei den Teilkomponenten vorteilhafter Weise um Räder des Kraftfahrzeugs oder Beleuchtungseinrichtungen wie Scheinwerfer, Blinker oder Rückleuchten des Fahrzeugs handeln. In vorteilhafter alternativer Ausgestaltung umfassen die Identifikationsdaten Informationen zu Formen von Teilkomponenten des erkannten Objektes. Handelt es sich bei dem erkannten Objekt um ein Kraftfahrzeug, kann es sich bei den Identifikationsdaten beispielsweise um die Form von Scheinwerfern oder Blinkern oder Rückleuchten des Kraftfahrzeugs handeln. In vorteilhafter Weiterbildung werden zur Bestimmung der Identifikationsdaten aus der Gesichtserkennung bekannte Algorithmen angewendet.
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In weiterer alternativer Ausgestaltung umfassen die Identifikationsdaten lesbare Informationen, wie beispielsweise Kennzeichen von Kraftfahrzeugen.
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Vorteilhaft ist, dass der Überwachungsbereich einen Randbereich eines Lichtraumprofils eines Schienenfahrzeugs und einen an den Randbereich des Lichtraumprofils angrenzenden Toleranzbereich umfasst. Bei dem Randbereich des Lichtraumprofils kann es sich beispielsweise um alle Punkte im Raum handeln, die unterhalb einer vorgebbaren Entfernung zu einer gedachten Begrenzungsfläche des Lichtraumprofils innerhalb des Lichtraumprofils befindlich sind. Der Toleranzbereich kann dabei alle Punkte im Raum umfassen, die sich außerhalb des Lichtraumprofils in einer Entfernung, die unterhalb eines weiteren vorgebbaren Wertes ist, zu der gedachten Begrenzungsfläche des Lichtraumprofils liegen. Durch die Betrachtung des Randbereichs des Lichtraumprofils und des angrenzenden Toleranzbereichs wird einer begrenzten Messgenauigkeit der Umfeldsensorik Rechnung getragen. Die exakte Position eines mittels der Umfeldsensorik erkannten Objektes kann nicht hundertprozentig festgestellt werden, so dass eine hinreichend große Gewissheit, dass sich das erkannte Objekt außerhalb des tatsächlichen Lichtraumprofils des Schienenfahrzeugs befindet, erst dann gegeben ist, wenn mittels der Messung der Umfeldsensorik bestimmt wird, dass sich das erkannte Objekt außerhalb des an das Lichtraumprofil angrenzenden Toleranzbereichs befindet. Durch eine geeignete Wahl der Größe des Toleranzbereichs kann außerdem sichergestellt werden, dass, falls es sich bei dem erkannten Objekt beispielsweise um ein geparktes Kraftfahrzeug handelt, ein Seitenspiegel des Kraftfahrzeugs nicht in das Lichtraumprofil des Schienenfahrzeugs hineinragen kann, auch wenn der Seitenspiegel selbst gegebenenfalls durch die Umfeldsensorik nicht erkannt werden kann.
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Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Schienenfahrzeug um eine Straßenbahn und bei den erkannten Objekten um geparkte Kraftfahrzeuge handelt. Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf geparkte Kraftfahrzeuge ist besonders sinnvoll, da es sich gerade bei Kraftfahrzeugen um statische Objekte handelt, die gegebenenfalls zu einem früheren Zeitpunkt noch nicht neben dem Lichtraumprofil des Schienenfahrzeugs vorhanden waren.
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Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Vorteilhaft ist außerdem ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit abläuft.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher vorgestellt. Dabei zeigen:
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Figurenliste
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- 1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs, das zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist;
- 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts des ÜberWachungsbereichs;
- 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Straßenbahn (10), bei der es sich um ein Schienenfahrzeug handelt. Die Straßenbahn (10) ist zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Die Straßenbahn (10) umfasst eine Recheneinheit (14), eine Umfeldsensorik (12), eine Ausgabeeinheit (15), bei der es sich insbesondere um ein Display oder einen Lautsprecher handeln kann, eine Bremseinrichtung (16) sowie ein Drahtloskommunikationsmodul (18). Die Bremseinrichtung (16) ist eingerichtet, bremsend auf die Straßenbahn (10) einzuwirken. Das Drahtloskommunikationsmodul (18) ist eingerichtet, eine Kommunikationsverbindung mit einer Datenbank (22) aufzubauen, so dass der Recheneinheit (14) Informationen aus der Datenbank (22) zur Verfügung gestellt werden können.
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Die Straßenbahn (10) befährt ein Gleis (20), wobei die Fahrtrichtung der Straßenbahn (10) durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 24 illustriert ist. Neben dem Gleis (20) befindet sich ein erstes Kraftfahrzeug (30) und ein zweites Kraftfahrzeug (31). Das erste Kraftfahrzeug (30) und das zweite Kraftfahrzeug (31) sind geparkt. Bei dem ersten Ktaftfahrzeug (30) und dem zweiten Kraftfahrzeug (31) handelt es sich somit um statische Objekte. Die Umfeldsensorik (12) der Straßenbahn (10) ist derart eingerichtet, dass mittels der Umfeldsensorik (12) das erste Kraftfahrzeug (30) und das zweite Kraftfahrzeug (31) erkannt werden können. Die Umfeldsensorik (12) ist insbesondere eingerichtet, Positionsdaten und Identifikationsdaten des ersten Kraftfahrzeugs (30) und des zweiten Kraftfahrzeugs (31) zu erfassen. Die Erfassung der Identifikationsdaten erfolgt beispielsweise durch das Erfassen einer charakteristischen Anordnung von Teilkomponenten des ersten Kraftfahrzeugs (30) wie z. B. Scheinwerfer, Blinker, Rücklichter oder Räder. Die Positionsdaten des ersten Kraftfahrzeugs (30) können entweder direkt durch die Umfeldsensorik (12) erfasst werden, beispielsweise durch einen Vergleich mit durch die Umfeldsensorik (12) erfassten bekannten Landmarken, oder die Positionsdaten des ersten Kraftfahrzeugs (30) werden mittels der Umfeldsensorik (12) unter Zuhilfenahme einer bekannten Position der Straßenbahn (10) bestimmt. Hierfür kann mittels der Umfeldsensorik (12) ein Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug (30) und der Straßenbahn (10) sowie gegebenenfalls ein Winkel, unter dem das erste Kraftfahrzeug (30) im Sichtfeld der Umfeldsensorik (12) zu sehen ist, bestimmt werden. Die Position der Starßenbahn (10) kann als bekannt vorausgesetzt werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Lichtraumprofils der Straßenbahn (10). Das Lichtraumprofil der Straßenbahn (10) ist durch eine Begrenzungslinie (40) begrenzt. Ein Randbereich (46) des Lichtraumprofils ist durch die Begrenzungslinie (40) des Lichtraumprofils und eine erste Hilfsbegrenzung (42) definiert. Der Abstand zwischen der ersten Hilfsbegrenzung (42) und der Begrenzungslinie (40) des Lichtraumprofils ist vorgebbar. Ein Toleranzbereich (48), der direkt an das Lichtraumprofil angrenzt, ist durch die Begrenzungslinie (40) des Lichtraumprofils und eine zweite Hilfsbegrenzung (44) definiert. Der Abstand zwischen der zweiten Hilfsbegrenzung (44) und der Begrenzungslinie (40) des Lichtraumprofils ist vorgebbar. Im vorgestellten Beispiel bilden der Randbereich (46) des Lichtraumprofils und der Toleranzbereich (48) gemeinsam einen Überwachungsbereich.
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Bereiche innerhalb der ersten Hilfsbegrenzung (42), die also innerhalb des Lichtraumprofils, aber außerhalb des Randbereichs (46) des Lichtraumprofils liegen, liegen außerhalb des Überwachungsbereiches im Sinne der vorliegenden Erfindung. Objekte, die sich zwar innerhalb des Lichtraumprofils, aber außerhalb des Randbereichs (46) des Lichtraumprofils befinden, stellen klassische Kollisionsobjekte dar, die auch unter Berücksichtigung einer Messungenauigkeit der Umfeldsensorik (12) nahezu sicher innerhalb des Lichtraumprofils der Straßenbahn (10) liegen. Eine Reaktion auf die Detektion von Objekten, die mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit innerhalb des Lichtraumprofils der Straßenbahn (10) liegen, erfolgt im Rahmen einer üblichen Kollisionswarnung und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das vorgestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens startet mit Schritt 100. In Schritt 100 wird der Überwachungsbereich, der sich aus dem Randbereich (46) des Lichtraumprofils und dem Toleranzbereich (48) zusammensetzt, auf die Anwesenheit von statischen Objekten überwacht. Hierfür wird die Umfeldsensorik (12) verwendet. Im Anschluss an Schritt 100 folgt Schritt 110.
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In Schritt 110 wird überprüft, ob im Rahmen der Überwachung in Schritt 100 ein statisches Objekt im Überwachungsbereich erkannt wurde. Ist dies nicht der Fall, folgt erneut Schritt 100 auf Schritt 110. Ist dies der Fall, folgt im Anschluss an Schritt 110 Schritt 120.
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In Schritt 120 wird die Position des im Schritt 100 erkannten statischen Objektes bestimmt. Im Anschluss an Schritt 120 folgt Schritt 130.
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In Schritt 130 wird unter Verwendung des Drahtloskommunikationsmoduls (18) überprüft, ob in der Datenbank (22) ein unkritisches Objekt an der in Schritt 120 bestimmten Position hinterlegt ist. Ist dies nicht der Fall, folgt Schritt 160 im Anschluss an Schritt 130. Ist dies der Fall, folgt Schritt 140 im Anschluss an Schritt 130.
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In Schritt 140 werden die zu dem an der in Schritt 120 bestimmten Position in der Datenbank (22) hinterlegten Objekt gehörigen Identifikationsdaten ausgelesen. Im Anschluss an Schritt 140 folgt Schritt 150.
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In Schritt 150 wird überprüft, ob das in Schritt 100 erkannte statische Objekt dem Objekt entspricht, dessen Identifikationsdaten in Schritt 140 ausgelesen wurden. Hierfür werden die in Schritt 140 ausgelesenen Identifikationsdaten mit Daten der Umfeldsensorik (12), die eine Identifikation des erkannten Objektes erlauben, verglichen. Handelt es sich bei dem in Schritt 100 erkannten statischen Objekt um das laut Datenbank (22) an gleicher Position befindliche unkritische Objekt, folgt im Anschluss an Schritt 150 erneut Schritt 100. Ergibt ein Vergleich der in der Datenbank (22) hinterlegten Identifikationsdaten mit den im Schritt 100 erkannten Objekt, dass es sich hierbei nicht um das gleiche Objekt handelt, folgt im Anschluss an Schritt 150 Schritt 160.
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Im Schritt 160 wird eine Reaktionsmaßnahme eingeleitet. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Ausgabe einer Warnung an einen Fahrer der Straßenbahn (10) handeln. Zur Ausgabe der Warnung wird die Ausgabeeinheit (15) verwendet. Alternativ kann es sich bei der Reaktionsmaßnahme um das Einleiten eines Bremsvorgangs handeln, der die Straßenbahn (10) unter Verwendung der Bremseinrichtung (16) abbremst.
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Unter Verwendung des vorgestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, sicher zu beurteilen, ob die Straßenbahn (10) kollisionsfrei an erkannten statischen Objekten wie beispielsweise dem ersten Kraftfahrzeug (30) oder dem zweiten Kraftfahrzeug (31) vorbeifahren kann, auch wenn eine Messgenauigkeit der Umfeldsensorik (12) nicht ausreicht, um exakt beurteilen zu können, ob Teile des ersten Kraftfahrzeugs (30) oder Teile des zweiten Kraftfahrzeugs (31) in das Lichtraumprofil der Straßenbahn (10) hineinragen. Stattdessen wird im Rahmen des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahren lediglich bestimmt, ob das erste Kraftfahrzeug (30) oder das zweite Kraftfahrzeug (31) als unkritische Objekte in der Datenbank (22) hinterlegt sind. Eine Hinterlegung als unkritisches Objekt erfolgt insbesondere dann, wenn die Straßenbahn (10) oder ein Vergleichsfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um einen baugleichen Typ wie die Straßenbahn (10) handeln kann, das erste Kraftfahrzeug (30) bzw. das zweite Kraftfahrzeug (31) bereits kollisionsfrei passiert haben. Somit ist es vorteilhafterweise möglich, dass der Fahrer der Straßenbahn (10) mit hoher Geschwindigkeit an dem ersten Kraftfahrzeug (30) bzw. dem zweiten Kraftfahrzeug (31) vorbeifahren kann, auch wenn das erste Kraftfahrzeug (30) bzw. das zweite Kraftfahrzeug (31) derart dicht an dem Gleis (20) geparkt sind, dass der Fahrer der Straßenbahn (10) mit bloßem Auge nur ungenau abschätzen kann, ob Teile des ersten Kraftfahrzeugs (30) bzw. des zweiten Kraftfahrzeugs (31) in das Lichtraumprofil der Straßenbahn (10) hineinragen.
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In vorteilhafter Weiterbildung werden die mittels der Umfeldsensorik (12) ermittelten Positionsdaten und Identifikationsdaten des ersten Kraftfahrzeugs (30) und des zweiten Kraftfahrzeugs (31) in der Datenbank (22) hinterlegt, wenn die Straßenbahn (10) an dem ersten Kraftfahrzeug (30) bzw. dem zweiten Kraftfahrzeug (31) kollisionsfrei vorbeigefahren ist. Eine Beurteilung, ob die Straßenbahn (10) kollisionsfrei an dem ersten Kraftfahrzeug (30) bzw. dem zweiten Kraftfahrzeug (31) vorbeigefahren ist, ist durch eine Betrachtung der Fahrgeschwindigkeit der Straßenbahn (10) möglich. Kommt es zu einer Kollision der Straßenbahn (10) mit beispielsweise dem ersten Kraftfahrzeug (30), so verringert sich die Fahrtgeschwindigkeit der Straßenbahn (10) entweder durch die Kollision selbst oder einen unmittelbar auf die Kollision folgenden Bremsvorgang.
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Durch das Eintragen der Identifikationsdaten und der Positionsdaten des ersten Kraftfahrzeugs (30) bei kollisionsfreier Vorbeifahrt in die Datenbank (22), können nachfolgende Straßenbahnen unter Ausnutzung des vorangestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens von der Tatsache profitieren, dass bereits die Straßenbahn (10) kollisionsfrei am ersten Kraftfahrzeug (30) vorbeifahren konnte. Wird dieses Verfahren von einer Vielzahl von Straßenbahnen verwendet, die nacheinander das gleiche Gleis befahren, können sich die unterschiedlichen Straßenbahnen durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenseitig über unkritische Objekte informieren, so dass eine Reaktionsmaßnahme lediglich dann eingeleitet werden muss, wenn ein erkanntes Objekt nicht als unkritisches Objekt klassifiziert ist, beispielsweise, weil es sich dem erkannten Objekt um ein neu abgestelltes Kraftfahrzeug handelt.
