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Die Erfindung betrifft eine Signaleinrichtung für geräuscharme Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Mit steigendem Verkehrsaufkommen ist die Lärmbelastung stark angewachsen. Um den Ansprüchen der Umwelt gerecht zu werden, wurden Fahrwerk, Getriebe und Motortechnik von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen hinsichtlich ihrer Geräuscherzeugung kontinuierlich verbessert. So wurden nicht nur die Abrollgeräusche der Räder bzw. der verwendeten Gummimischungen sondern auch die Schallabsorption von Straßenbelägen optimiert.
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Die Auspuffanlagen sind mit leistungsaktiven Schalldämpfern ausgerüstet und die Motorengeräusche selbst sind stark reduziert.
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Mit der Entwicklung von Elektromotoren gehen kaum noch wahrnehmbare Betriebsgeräusche vom Fahrzeug aus, sodass hinsichtlich der Geräuschemission ein nahezu optimaler Level erreicht ist.
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Die so ausgereifte Technik birgt allerdings verkehrstechnische Gefahren. Herannahende Fahrzeuge sind beispielsweise von Fußgängern oder Radfahrern kaum noch wahrnehmbar. Auch Sehbehinderte Menschen, die auf akustische Erkennungszeichen angewiesen sind, werden durch die nahezu geräuschlose Fortbewegung der Elektrofahrzeuge einer sehr großen Gefahr ausgesetzt, zumal im Straßenverkehr eine Vielzahl von verschiedensten Geräuschen zusammen einen Lärmpegel bilden, der durch die Verkehrsteilnehmer selektiert werden muss. Auch Kinder und ältere Menschen mit eingeschränktem Hörvermögen zählen zu den Verkehrsteilnehmern, die durch geräuscharme Fahrzeuge einem hohem Gefahrenpotential ausgesetzt sind. Fahrzeuge werden von der Umgebung nicht mehr wahrgenommen. Umso schwieriger wird die Wahrnehmung, wenn das Fahrzeug sich mit einer nur geringen Geschwindigkeit fortbewegt. Rollgeräusche und die Verdrängung der Umgebungsluft sind dann kaum noch als Fahrgeräusche zu erfassen.
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Wissenschaftliche Untersuchungen haben, dass Elektrofahrzeuge bei einer konstanten Geschwindigkeit von 30 km/h einen Lärmpegel von 57 dB(A) erzeugen, während leiseste benzinbetriebene Fahrzeuge bei etwa 62 dB(A) liegen. Dies zeigt, dass zu den geräuscharmen Fahrzeugen durchaus auch konventionell betriebene Fahrzeuge zu zählen sind.
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Auch Kraftfahrzeuge, deren Motoren an Ampelanlagen mit Hilfe von Start-Stopp-Systemen abgeschaltet werden, sind in ihrer Gefahrenbewertung insbesondere für sehbehinderte Verkehrsteilnehmer nicht zu unterschätzen.
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In der Gesetzgebung sind daher Vorschriften in Vorbereitung bzw. teils bereits existent, die eine Mindestlautstärke für Fahrzeuge vorschreibt. Wenn dies auch zunächst als Widerspruch zu geltenden Richtlinien bezüglich der Vermeidung von Lärmbelästigungen steht, gilt es in Fachkreisen als unabdingbare Sicherheitsmaßnahmen zum Zwecke der Unfallverhütung.
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Erste Versuche dieses Problem zu lösen, wurden durch die Ausstattung der geräuscharmen Fahrzeuge mit akustischen Signalvorrichtungen angestrebt, die Motorgeräusche nachahmen. Durch diese Maßnahmen wird allerdings eine Rundumbeschallung erzeugt, was wiederum eine unnötige Lärmbelästigung darstellt. Es werden durch die künstlich erzeugten Geräusche am Verkehr unbeteiligte Personen erreicht, die weder in das Verkehrsgeschehen eingreifen, noch in irgendeiner Form temporär auf die Signalwahrnehmung angewiesen sind.
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In der
DE 10 2007 046 319 A1 ist eine Signalvorrichtung eines Kraftfahrzeugs und ein zugehöriges Signalverfahren beschrieben, bei dem eine Signalausgabeeinheit mit einem Sensor kommuniziert. Der Sensor dient zur Erfassung einer sicherheitskritischen Situation. Entsprechend wird ein Warnsignal ausgegeben.
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In der
DE 10 2007 003 201 A1 ist eine Einrichtung zur Erzeugung von Audiosignalen, beispielsweise für geräuscharme Elektrofahrzeuge beschrieben. Durch die Aussendung eines Audiosignals, kann das ansonsten akustisch nicht wahrnehmbare Fahrzeug rechtzeitig von anderen Verkehrsteilnehmern gehört werden.
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Die
DE 10 2009 012 614 A1 beschreibt ein geräuscharmes Kraftfahrzeug mit einer Signaleinrichtung. Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit wird das akustische Signal auch mit fahrzeugexternen Parametern gesteuert und nur dann ein Signal ausgegeben, wenn eine verkehrskritische Situation vorliegt.
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Die
DE 10 2009 037 170 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aussenden eines akustischen Signals eines Fahrzeugs an Verkehrsteilnehmer, bei dem eine unerwünschte Lärmbelästigung minimiert wird. Dies wird durch die Erfassung von Umgebungsparametern mittels Sensoren und ein daran angepasstes Signal erreicht.
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Aus der
DE 10 2011 119 463 A1 ist ein Geräuschgenerator für ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb bekannt, das als Stellgröße zur Veränderung von Geräuschintensitäten und damit des Warnsignals die Gaspedalstellung des Fahrzeuges heranzieht.
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In der Zusammenschau können die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme als unzureichend bezeichnet werden, da das Signalfeld der ausgesendeten Signale im Wesentlichen unkontrolliert ist. Auch dann, wenn wie bei der Signaleinrichtung aus der
DE 10 2009 037 170 A1 beschrieben wird, nur Lautsprecher in einer bestimmten Richtung aktiviert werden, erstreckt sich das Beschallungsfeld auch auf nicht am Verkehrsgeschehen beteiligte Zonen.
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Demgemäß ist es die Aufgabe der Erfindung, geräuscharme Fahrzeuge nur für solche Verkehrsteilnehmer wahrnehmbar zu machen, die sich im verkehrstechnischen Einflussbereich, also unmittelbar im Gefahrenbereich des geräuscharmen Fahrzeugs befinden. Dabei ist der Gefahrenbereich nicht unbedingt durch eine kurze Distanz gekennzeichnet, sondern abhängig von der Gesamtverkehrssituation, die sowohl die Position und Geschwindigkeit von Fahrzeugen und Personen, als auch Umgebungsparameter und andere verwertbare Daten berücksichtigt, was insgesamt als Verkehrssituation betrachtet wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Signaleinrichtung gemäß des vorgeschlagenen Hauptanspruches gelöst. Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß der Erfindung wird eine Signaleinrichtung für geräuscharme Fahrzeuge, zur Verbesserung deren Wahrnehmungsmöglichkeiten für im Gefahrenbereich befindliche Verkehrsteilnehmer vorgeschlagen, mit mindestens einer am geräuscharmen Fahrzeug angeordneten Signalausgabeeinheit zur Abgabe mindestens eines künstlich erzeugten Geräusches oder Warnsignals an einen Verkehrsteilnehmer in Abhängigkeit der durch Sensoren für externe Parameter in Kombination mit fahrzeugeigenen Daten festgestellten Verkehrssituation und einem daraus ermittelten Signalbedarf.
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Die erfindungsgemäße Signaleinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass diese Mittel umfasst, die das Signalumfeld und die Signalintensität auf das Bedarfsfeld begrenzt und/oder optimiert.
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Durch die Erfindung wird der Wirkungsbereich der vom Fahrzeug ausgesendeten Signale gezielt eingegrenzt, d. h. auf den tatsächlichen Bedarf minimiert.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Signaleinrichtung mindestens eine direktionale Signalquelle aufweist. Durch eine direktionale Signalquelle ist es erfindungsgemäß möglich, dass nur ein festgelegter zuvor ausgewählter Bereich von den ausgegebenen Signalen erreicht wird. Eine Signalbeaufschlagung anderer Sektoren in der Umgebung des wahrzunehmenden und signalausgebenden Fahrzeuges, kann dadurch gezielt vermieden werden, da durch die Ausrichtung der Signale in nur eine bestimmte Richtung die Belästigung anderer Bereiche minimiert wird.
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Die Erfindung sieht bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform vor, dass die Signaleinrichtung Mittel für die Signalanpassung und/oder Signaleinschränkung umfasst. Dies erfolgt bevorzugt durch eine Formung der Signalwellen und eine zeitlich abgestimmte Ausstrahlung der Signale, wobei diese aus einer oder mehreren Signalquellen ausgegeben werden können.
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Bevorzugt bedient sich die Erfindung dabei der Phased-Array-Technik- oder der Line-Array-Technik, wodurch eine Wellenfrontformung erfolgt. Die Abstrahlung der Signale verhält sich dabei isophasisch, wobei alle Frequenzen gleichphasig in nur eine Richtung gelenkt werden. Durch dieses, auf dem Huygens-Prinzip basierenden Verfahren, kombiniert mit der Kopplung zu den Standortdaten und Objekterfassungswerten, lassen sich Signale sowohl in ihrem Austrahlungswinkel als auch in ihrer Ausstrahlungsintensität steuern und/oder regeln.
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Hierzu sieht die erfindungsgemäße Signaleinrichtung sowohl Objekterfassungsmittel zur Erkennung von externen Situationen als auch Mittel zur fahrzeugspezifischen Datenerfassung vor. So ist es erfindungsgemäß möglich, mittels geeigneten Sensoren u. a. das Tageslicht, die Geräuschsituation des Umfeldes oder Objekte, Personen und Tiere nebst deren Entfernung, Größe und Bewegung zu erfassen. Ferner ermöglicht es die erfindungsgemäße Signaleinrichtung fahrzeugspezifische Daten, u. a. wie Geschwindigkeit, Abstand zu Objekten, Personen und Tiere, sowie die jeweilige Fahrzeugposition zu bestimmen. Bevorzugt werden die Daten in einem Bordcomputer oder einem externen Zentralrechner ausgewertet und ein entsprechender Signalbedarf ermittelt. Bevorzugt kommt hier ein digitaler Signalprozessor (DSP) zum Einsatz. Ein eventuell festgestellter Signalbedarf umfasst sowohl die Richtung als auch Intensität sowie die Form des Einzelsignals oder der gesamt auszugebenden Signale.
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Unter Signale werden erfindungsgemäß alle möglichen Mittel bezeichnet, die zur Wahrnehmung des geräuschlosen Fahrzeugs dienlich sind. Dies können ebenso akustische oder optische Signale wie auch Signalwirkungen durch Druckwellen etc. sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 das sich fortbewegende geräuscharme Fahrzeug bei der Erfassung der Verkehrssituation,
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2 das Fahrzeug mit zielgerichteter Signalausgabe und
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3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Signaleinrichtung aus der die Datenaufnahme der Verkehrssituation, die Datenverarbeitung und das daraus ermittelte Bedarfsfeld für die Signalausgabe ersichtlich ist.
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1 gibt eine erste allgemein übliche Verkehrssituation wieder.
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Das mit der erfindungsgemäßen Signaleinrichtung 1 ausgerüstete Fahrzeug 10 bewegt sich auf einer Straße 20 in Pfeilrichtung „A” fort. Ein weiteres Fahrzeug 12 nähert sich auf der Gegenfahrbahn in Pfeilrichtung „B”. Ebenso kommt dem Fahrzeug 10 ein Fußgänger 30 in Pfeilrichtung „C” entgegen. Das Erfassungsfeld 2 ist hier symbolisch kegelförmig durch die strichpunktierten Linien dargestellt. Das Erfassungsfeld 2 wird von den am Fahrzeug 10 angeordneten Sensoren 4a, 4b, 4c abgetastet, die zusammen ein Objekterfassungssystem 4 bilden.
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Als Sensoren kommen alle Messgrößenaufnehmer in Frage, die zur Bestimmung der Verkehrssituation verwendbar sind. Akustische und visuelle Daten sind ebenso verwertbar, wie auch durch Radar- oder Infrarotsysteme erfasste Werte. Die externen Daten werden bevorzugt in einem Bordcomputer 50 mit fahrzeugeigegen Daten, wie Geschwindigkeit, GPS-Signale oder eigene Abrollgeräusche abgeglichen und ein Signalbedürfnis errechnet. Wird ein Signalbedürfnis ermittelt, so wird dieses über die Signalquelle 60 zielgerichtet ausgesendet.
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2 zeigt eine solche Situation mit zielgerichteter Signalausgabe.
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Die Fahrzeuge 10 und 12 haben sich gegenüber der Situation in 1 weiter genähert und der Fußgänger 30 steht auf dem Gehweg 40 vor einem Gebäude 42 bereit, um die Straße 20 zu überqueren. Die Signaleinrichtung 1 im Fahrzeug 10 erfasst mit seinen Objekterfassungssystem 4 den Verlauf der Straße 20, die Fahrbahnmarkierungen 43, andere Verkehrsteilnehmer wie das Fahrzeug 12 oder den Fußgänger 30, sowie Gebäude 42, Gehweg 40 und Bordsteinkante 41. Nachdem alle Daten erfasst und verarbeitet wurden, selektiert die erfindungsgemäße Einrichtung die Ergebnisse und ermittelt ein der Verkehrssituation angemessenes Signalbedürfnis, woraufhin in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein entsprechendes auf das Bedarfsfeld 3 begrenztes Signal auf das Zielobjekt, die Person 30, gerichtet wird.
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Im Ergebnis können auch mehrere Zielobjekte nebeneinander oder voneinander getrennt und verteilt kontaktiert werden.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung. Die Signaleinrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet und umfasst gekapselt oder räumlich getrennt einen Bordcomputer 50, eine Fahrzeugdateninformationseinheit 45 mit GPS-Koordinatenerfassung sowie eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren 4a, 4b, 4c die zusammen ein Objekterfassungssystem 4 bilden. Die Sensoren erkennen alle innerhalb des Erfassungsfeldes 2 liegenden Objekte wie Fußgänger 30, Gehweg 40, Bordsteinkante 41, Gebäude 42 oder Fahrbahnmarkierungen 43, die stellvertretend für alle eine Verkehrssituation bildenden Objekte genannt sind.
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Ferner werden auch akustische Werte aus Geräuschen „A” oder optische Daten, z. B. die Helligkeit ”O” des Tageslichtes oder der Nachtbeleuchtung erfasst. Alle Messgrößen werden zusammen mit den Daten aus der Fahrzeugdateninformationseinheit 45 abgeglichen und daraus ein Signalbedarf und dessen Bedarfsfeld 3 ermittelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Signaleinrichtung
- 2
- Erfassungsfeld
- 3
- Bedarfsfeld
- 4
- Objekterfassungssystem
- 4a–c
- Sensoren
- 10
- Fahrzeug
- 12
- Fahrzeug
- 20
- Straße
- 30
- Fußgänger
- 40
- Gehweg
- 41
- Bordsteinkante
- 42
- Gebäude
- 43
- Fahrbahnmarkierungen
- 45
- Fahrzeugdateninformationseinheit
- 50
- Bordcomputer
- 60
- Signalquelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007046319 A1 [0010]
- DE 102007003201 A1 [0011]
- DE 102009012614 A1 [0012]
- DE 102009037170 A1 [0013, 0015]
- DE 102011119463 A1 [0014]
