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Funkwarnsystem für den Straßenverkehr
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Die Erfindung betrifft ein Funkwarnsystem für den Straßenverkehr.
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Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, Fahrzeuglenker vor unerwartet auf
der Fahrbahn auftretenden Hindernissen, insbesondere einem plötzlichen Stau beim
Kolonnenfahren, oder vor Gefahrensituationen auf bestimmten Streckenabschnitten
frühzeitig und sicher zu warnen.
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Es wird also sowohl eine Verminderung der Auffahrunfälle infolge schlechter
Sicht oder hoher Verkehrsdichte als auch eine wirkungsvolle warninformat iOn vor
Baustellen, Bahnübergängen1 glatteisgefährdeten Strecken oder sonstigen Gefahrenstellen
angestrebt.
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Funksprechgeräte und Autotelefone erfüllen diese Aufgabe nicht.
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Bekannt sind ferner Verkehrsrundfunksysteme, bei denen in den Fahrzeugen
Rundfunkempfänger mit bestimmten Zusatzeinrichtungen vorgesehen sind. Diese Systeme
dienen nur insofern der Unfallverhütung, als für größere Streckenabschnitte geltende
allgemeine Informationen verbreitet werden können. Bekannt sind ferner Induktionsschleifen,
die in der Fahrbahn eingebettet sind und mittels eines magnetischen Feldes Empfänger,
die in Eraftfahrzeugen eingebaut sind, beeinflussen, sobald die Schleife vom betreffenden
Fahrzeug überfahren wird. Damit können aktuelle Informationen an die Fahrer weitergeleitet
werden, die diese unmittelbar angehen. Gegen Auffahrunfälle ist damit jedoch nicht
viel gewonnen.
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Hierfür sind Radargeräte bekannt, welche bei Unterschreitung eines
bestimmten Sicherheitsabstandes zu dem vorausfahrenden Fahrzeug oder einem Hindernis
ein akustisches Signal geben.
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Radargeräte sind aber außergewöhnlich kostspielig und verbieten es,
dem Fahrer andere Informationen als Abstände von außen zukommen zu lassen. Aufgrund
der relativ großen Abmessungen derartiger Geräte ist außerdem ein nachträglicher
Einbau in Personenkraftwagen nicht oder nur sehr schwer möglich.
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Die einleitend bezeichnete Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß in möglichst vielen Fahrzeugen je ein wahlweise als Empfänger oder Sender von
kodierten Signalen betriebsfähiges Funkgerät geringer Reichweite vorgesehen ist,
das bei Inbetriebsetzung des Fahrzeuges selbsttätig auf Empfangsbetrieb eingeschaltet
und im Falle der Gefahr für nachfolgende Fahrzeuge selbsttätig und/oder von Hand
auf Sendebetrieb umgeschaltet wird.
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Die verwendeten Funkgeräte geben bei Empfang eines Warnsignals einen
Warnton ab und können verhältnismäßig einfach in ihrem Aufbau und damit billig sein.
Die Reichweite braucht und soll auch nur maximal etwa 500 m betragen. Sie werden
mit der Zündung ein- und ausgeschaltet. Jedoch ist Vorsorge getroffen, daß die Ausschaltung
im Sendebetrieb auf diese Weise nicht erfolgt. Die Geräte werden vorzugsweise fest
im Fahrzeug installiert und können leicht nachgerüstet werden. Nach endgültiger
Einführung dieses Systems sollten Neuwagen von vorneherein mit einem solchen Funkgerät
ausgerüstet sein.
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Um das Funkwarnsystem gegen Fremdstörer weitgehend abzusichern werden
kodierte Funksignale verwendet. Als besonders gut haben sich bei den verschiedensten
Anwendungsfällen, wie z.B. Garagentoröffner mittels Funkgerät oder bei militärischen
Geräten, impulskodierte Funksignale erwiesen. Sie sollen daher auch bei dem vorgeschlagenen
Funkwarngerät vorzugsweise verwendet werden.
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Gefahr für nachfolgende Fahrzeuge ist gegeben, wenn der Fahrer eines
Fahrzeugs z.B. eine Notbremsung durchführt, schleudert, sich überschlägt oder auf
ein festes Hindernis auffährt, dabei mehr oder weniger großen Schaden erleidet und
danach die Fahrbahn blockiert. Es wird daher vorgeschlagen, daß in den Fahrzeugen
bzw. im Funkgerät selbst jeweils mindestens ein Verzögerungssensor zum Umschalten
des Funkwarngerätes auf Sendebetrieb vorgesehen ist. Ein solcher Verzögerungssensor
kann eine nach mehreren Richtungen auslenkbare träge Masse enthalten. Er kann aber
auch nur in einer Meßrichtung wirksam sein, in welchem Falle mehrere ähnliche Verzögerungssensoren
im Fahrzeug in verschiedenen Richtungen eingebaut sein sollten. Hierbei ist auch
an einen Sensor zu denken, der die Drehbeschleunigung um die Fahrzeughochachse oder
die Beschleunigung des Fahrzeugs bei einem Auffahrstoß sensiert. In jedem Falle
wird beim tberschreiten eines bestimmten Verzögerungs- oder Beschleunigungsgrenzwertes
das Funkgerät auf Sendebetrieb umgeschaltet. Diese Umschaltung kann auch in einer
geeigneten Abhängigkeit von der Betätigung der
Fußbremse erfolgen.
Z.B. kann ein in Fahrtrichtung auf positive und negative Verzögerungen ansprechender
Sensor schaltungstechnisch so angeschlossen werden, daß unter Mitwirkung des Bremslichtschalters
nur Bremsverzögerungen ab einem bestimmten Grenzwert, nicht aber Anfahrbeschleirnigungen,
die Einschaltung des Senders bewirken. Andererseits kann es aber angebracht sein,
einen Auffahrstoß an dem getroffenen Fahrzeug mit Hilfe eines speziellen Beschleunigungssensors
zu erfassen. Ferner kommen auch andere Geber für das Umschaltsignal in Frage, z.B.
ein Bremsdruckgeber besonderer Einstellung zum Erfassen einer Notbremsung, oder
Druckleisten, Aufprallkontakte oder dergleichen an den Stoßstangen oder Fahrzeugseitenteilen.
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Abgesehen von den vorgenannten Einrichtungen zur selbsttätigen Umschaltung
des Funkgerätes auf Sendebetrieb kann jedoch auch eine Handumschaltung erfolgen,
insbesondere mit Hilfe des Schalters für die Fahrzeug-Warnblinkanlage. Es kommen
hier alle Fälle in Betracht, in denen normalerweise die Warnblinkanlage eingeschaltet
wird.
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Das erfindungsgemäße System beruht somit auf dem Gedanken, das zum
Verkehrshindernis gewordene Fahrzeug selbst Funkwarnsignale aussenden zu lassen
und damit alle Fahrer im Umkreis von ca.
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500 m sofort zu warnen. Elektromagnetische Wellen breiten sich praktisch
nach allen Richtungen hin aus, so daß eine wirkungsvolle Frühwarnung auch an unübersichtlichen
Streckenabschnitten, wie z.B. in Kurven, und bei ungünstiger Witterung; insbesondere
bei Nebel, möglich ist. Die Wahrscheinlichkeit, daß im Einzelfall tatsächlich Warnsignale
ausgesandt werden, ist nicht nur wegen der heute erreichbaren technischen Zuverlässigkeit
elektronischer Geräte besonders hoch, sondern auch wegen der Redundanz der Umschaltsignalquellen.
Der verantwortungsvolle Fahrer, der bei einer Panne oder einem Stau im Nebel den
Warnsender einschaltet, wird sinnvoll ergänzt durch die oben angedeuteten Sensoren,
welche bei außergewöhnlichen Fahrzuständen oder Einwirkungen auf das Fahrzeug von
außen die Umschaltung selbsttätig herbeiführen.
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Außerdem besteht die Möglichkeit, Fahrzeugführer über den dauernd
eingeschalteten Empfänger mit Hilfe kleiner am Straßenrand installierter Sender
an solchen Stellen zu warnen, an denen Verkehrszeichen erfahrungsgemäß leicht übersehen
werden. Es können dadurch z.B. besonders gefährliche Baustellen, unbeschrankte Bahnübergänge
oder bestimmte Streckenabschnitte, die durch Nebel, Glatteis oder Wasserglätte gefährdet
sind, abgesichert werden.
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Erfindungsgemäß können solche zusätzliche stationäre Warnsender wegen
des außerordentlich geringen Energiebedarfs mit Hilfe von Solargeneratoren gespeist
werden, so daß sie nahezu wartungsfrei sind.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Fahrzeug-Funkgeräte
eine Gegensprechausrüstung und zusätzliche Reichweitenbegrenzung während des Sprechverkehrs
aufweisen. Dadurch wird unter Mitbenutzung bestimmter elektronischer Schaltungsteile
die Möglichkeit der Kommunikation der Fahrer untereinander geschaffen. Durch Betätigung
der Wechselsprechtaste wird die Reichweite des Senders vorzugsweise auf etwa 20
m eingeschränkt, so daß nicht zu viele Fahrer gleichzeitig angesprochen werden.
Diese Möglichkeit ist vor allem gedacht als Notruf bei Pannen am eigenen Fahrzeug
oder wenn man sich im Großstadtverkehr vor einer Ampel nach dem Weg erkundigen will.
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Der Empfängerteil der Funkgerät-e liefert vorzugsweise akustische
Warnsignale, deren Lautstärke erfindungsgemäß bei Einsetzen der Warnung langsam
anschwillt, um den Fahrer nicht zu erschrecken.
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Das Signal kann als Dauerton oder, z.B. im Rhythmus der Warnblinkanlage,
gepulst gegeben werden. Insbesondere kann dadurch die spezifische Gefahrensituation
deutlich gemacht werden.
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Andererseits wird vorgeschlagen, daß die Warnsignale frequenz-oder
amplitudenmoduliert sind und unterschiedlichen Gefahrenquellen spezifische Modulationsfrequenzen
oder -amplituden zugeordnet sind. Dadurch wird es möglich, zusätzlich zu den akustischen
Signalen über Filternetzwerke angesteuerte gefahrenspezifische optische Anzeigevorrichtungen
vorzusehen.
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Es würde genügen, den Sende- und Empfangsteil des Funkgerätes über
einen Umschalter an eine einzige Antenne, z.B. eine an der Fahrzeugaußenseite anzubringende
St ab antenne von etwa 10 bis 30 cm Länge, anzuschließen. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit
sollten jedoch erfindungsgemäß zwei Antennen, eine Sende- und eine Empfangsantenne,
vorgesehen sein. Dadurch ergibt sich nämlich die Möglichkeit, mittels einer Prüfeinrichtung
Sender und Empfänger gleichzeitig in Betrieb zu setzen, so daß die eigenen Sendesignale
empfangen werden, woran die Funktionstüchtigkeit des gesamten Funkgerätes festgestellt
werden kann. Um hierbei ein Übersteuern des Empfängers zu vermeiden und keine unbeabsichtigten
Warnsignale abzustrahlen, kann mit Hilfe dieser Prüfeinrichtung für die Dauer des
Prüfvorgangs ein Dämpfungskreis im Sender eingeschaltet werden.
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husführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Blockschaltbildern
näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein einfaches, in einem Fahrzeug eingebautes
Funkwarngerät, wie es bei dem erfindungsgemäßen System Verwendung findet, Fig. 2
den Sender eines weitergebildeten Funkwarngerätes mit Gegensprecheinrichtung, Fig.
3 den Empfänger dieses weitergebildeten Gerätes, Fig. 4 ein einfaches Funkwarngerät
mit Doppelantenne und Prüfschaltung und Fig. 5 ein Funkwarngerät mit einer zusätzlichen
eigenen Versorgungsbatterie.
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Das in Fig. 1 dargestellte Funkgerät umfaßt einen Senderteil 1 und
einen Empfängerteil 2, die zur Stromversorgung der darin enthaltenen Schaltelemente
über Schalter 3 bis 5 mit einer Fahrzeugbatterie 6 verbunden sind. Der Senderteil
1 besteht aus dem eigentlichen Sender 7 und einem Impulsgeber 8, mit dessen Hilfe
die frequenzmodulierten HF-Sendesignale zur Vermeidung von Fremdstörungen zusätzlich
impulskodiert werden. Der Ausgang des Senders
führt über ein Umschaltrelclis
9 zu einer Antenne 10. Im Schaltbild ist die Antenne mit einem Empfänger 11 des
Empfängerteils 2 verbunden. An den Empfänger schließt sich ein Dekoder 12 sowie
ein Selbsthaltekreis 13 an, dessen Haltezeit an einem Trimmer 14 vom Benutzer eingestellt
werden kann. Der Ausgang des Selbsthaltekreises 13 liegt an einem Tongenerator 15,
der einen zu Beginn in der Amplitude allmählich zunehmenden 1 kHz-Rechteckimpuls
erzeugt, welcher von einem Summer 16 hörbar gemacht wird.
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Die Schalter 3 bis 5 sind im Beispiel als Relais dargestellt, die
bei Ansteuerung umschalten und im Ruhezustand wieder in die gezeichnete Stellung
zurückfallen. Sie können auch durch entsprechende elektronische Bauteile ersetzt
werden. Der Hauptschalter 5 zur Stromversorgung beider Geräteteile wird über ein
ODER-Gatter 17 angesteuert, dessen einer Eingang über den Zündschalter 18 des Fahrzeugs
an Spannung gelegt werden kann. Der andere Eingang des ODER-Gatters 17 liegt parallel
mit den Steuerleitungen für die anderen Schalter 3 und 4 sowie das Umschaltrelais
9 am Ausgang eines weiteren ODER-Gatters 19. Steuersignale an den Eingängen dieses
ODER-Gatters 19 bewirken ein Umschalten des Funkwarngerätes von Empfangs- auf Sendebetrieb.
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Steuerquellen für diesen Umschaltvorgang sind eine Sensor-Anschlußplatte
20, die Warnblinkanlage 21 des Fahrzeugs bzw.
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deren Einschalter und eine Steuerleitung A, die für eine Erweiterung
vorgesehen ist. hierauf wird im Zusammenhang mit der folgenden Fig. 2 näher eingegangen.
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Die Sensor-Anschlußplatte 20 umfaßt einen Verzögerungssensor 22.
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Weitere Sensoren können sich anschließen. Sie beeinflussen alle über
ein ODER-Gatter 23 ein Monoflop 24, das die Aufgabe hat, sehr kurze Warnsignale,
die durch kurze Bremsverzögerungen oder Auffahrstöße entstehen können, zu verlängern,
so daß die Warnsignale mit Sicherheit von allen betroffenen Fahrzeugen auch dann
empfangen werden können, wenn sich diese im Moment des Ereignisses
im
Funkschatten befunden haben. Die Impulszeit des Monoflops 24 beträgt etwa 10 sec.
Es ist mit einem Eingang des ODER-Gatters 19 verbunden.
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Da während der Fahrt die Zündung eingeschaltet ist, ist der Haupt
schalter 5 geschlossen und der Empfängerteil 2 über den im Ruhezustand geschlossenen
Schalter 4 ständig eingeschaltet. Die Antenne 10 ist mit dem Empfänger 11 verbunden.
Die Sensor-Anschlußplatte 20 wird über den Zündschalter 18 aus der Batterie 6 gespeist.
Beim Öffnen des Zündschalters 18 wird das Funkwarngerät wieder vollkommen von der
Batterie getrennt.
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Sobald während der Fahrt über den Empfänger 11 Warnsignale auf den
Dekoder 12 gelangen, wird der Selbsthaltekreis 13 erregt und der Tongenerator 15
in Betrieb gesetzt. Dieser erzeugt ein in der Amplitude zunehmendes Warnsignal,
das vom Summer 16 abgestrahlt wird. Gleichzeitig wird durch den Dekoder 12 eine
im Selbsthaltekreis 13 enthaltene Löschschaltung erregt, die nach einer vom Benutzer
am Trimmer 14 einstellbaren Zeit den Warnton automatisch abschaltet. Eine Wiedereinschaltung
ist erst nach Erlöschen des alten und nach Auftreten eines neuen Warnsignales möglich.
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Tritt während der Fahrt ein Ereignis ein, das den Verzögerungssensor
22 zum Ansprechen bringt oder schaltet der Fahrzeugführer bei einer Panne die Warnblinkanlage
21 ein, so wird das ODER-Gatter 19 durchgeschaltet. Dieses legt über die entsprechenden
Steuerleitungen die drei Schalter 3, 4 und 9 in ihre anderen Stellungen, so daß
der Empfängerteil 2 abgeschaltet und der Senderteil 1 in Betrieb genommen und außerdem
die Antenne 10 an den Sender 7 gelegt wird. Dadurch werden sofort Warnsignale für
die nachfolgenden Fahrzeuge abgestrahlt. Da sowohl die beiden ODER-Gatter 17 und
19 als auch der Warnblinkschalter 21 direkt von der Fahrzeugbatterie 6 gespeist
werden, wird gewährleistet, daß der Hauptschalter 5 weiter geschlossen bleibt, oder
schließt, auch dann, wenn der Zündschalter 18 geöffnet wird bzw. geöffnet ist.
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Im Gegensatz hierzu wird die Sensor-Anschlußplatte 20 nur bei eingeschalteter
Zündung mit Spannung versorgt, so daß selbst bei einem Defekt im ausgeschalteten
Zustand (geparktes Fahrzeug) keine HF-Signale abgestrahlt werden können.
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Bei dem in Fig. 2 gezeigten Senderteil 25 verläuft die Verbindung
zwischen dem Impulsgeber 8 und dem Sender 7 über einen Unischalter 26, der mittels
einer Wechselsprechtaste 27 angesteuert wird. Dadurch können in diesem Fall die
Sprachschwingungen eines Mikrofons 28 über einen Verstärker 29 zum Sender 7 gelangen.
Die Steuerleitung A führt, sofern dieser Senderteil 25 gegenüber demjenigen aus
Fig. 1 ausgetauscht wird, weiter zu dem ODER-Gatter 19. Mit der Wechselsprechtaste
27 kann somit ebenfalls, und zwar unabhängig vom Zündschalter 18, der Senderteil
25 eingeschaltet werden.
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Der in Fig. 3 dargestellte Empfängerteil 30 eines solchen Funkwarngerätes
mit Wechselsprecheinrichtung ist gegenüber demjenigen nach Fig. 1 ebenfalls erweitert.
Parallel zu dem unteren Trakt zur Erzeugung der akustischen Warnsignale ist ein
oberer Trakt an den Empfänger angeschlossen, der zunächst einen Pilottondiskriminator
31 aufweist. Hierzu ist noch nachzuholen, daß der Senderteil 25 so ausgebildet ist,
daß bei Betätigung der Wechselsprechtaste 27 ein unhörbarer Pilotton erzeugt wird,
der dem Sprechton überlagert ist und empfangsseitig den Pilottondiskriminator 31
mit vorgeschaltetem Filter, das nicht eingezeichnet ist, erregt. Der Pilottondiskriminator
betätigt einen Umschalter 32, so daß ein Lautsprecher 33 über einen Demodulator
34 mit nicht eingezeichnetem Filter und einen Verstärker 35 an den Empfänger 11
geschaltet wird. Dadurch werden die empfangenen Sprachschwingungen hörbar gemacht.
Der Umschalter 32 hat die Aufgabe, bei nicht bestehender Sprechverbindung den Lautsprecher
33 vom Verstärker 35 zu trennen, so daß keine Rauschsignale übertragen werden können.
Mit diesem Funkwarngerät kann, und zwar unabhängig von seiner Funktion als Warnsender
und Warnempfänger,
d.h. bei gl@i@hzeitiger Übertragung einer akustischen
Warnsignales, in einem verringerten Umkreis von etwa 20 m mit Fahrern anderer Fahrzeuge
G@gensprechverkehr durchgeführt werden.
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in in Fig. 4 gezeigte Weiterbildung eines einfachen Funkwarngerätes
dient der Erhöhung der Betriebssicherheit mit Hilfe einer beim Einschalten der Zündung
automatisch durchführbaren Funktionskontrolle. Gegenüber Fig. 1 sind hier für den
Sender und den Empfänger äe eine eigene Antenne 36 und 37 vorgesehen, so daß das
Umschaltrelais 9 wegfällt. Eine Prüfschaltung 38 ist über das ODER-Gatter 23 sowie
über einen Inverter 39 und ein UND-Gatter 4() an die zum Schalter 4 führende Steuerleitung
angeschlossen. Mit Hilfe dieser Prüfschaltung kann beim Einschalten der Zündung
und somit bei in Betrieb befindlichem Empfängerteil 2 zusätzlich der Senderteil
1 eingeschaltet werden. Der Empfänger macht somit die vom eigenen Sender abgestrahlten
Warnsignale über einen nicht dargestellten, im Senderteil 1 eingebauten und ebenfalls
durch die Prüfschaltung 38 beeinflußbaren Dämpfungskreis hörbar, woran die einwandfreie
Funktion des Funkwarngerätes erkennbar ist. Die Pnifschaltung 38 kann als einfaches
Widerstands-Kondensator-Differenzierglied mit nachfolgendem Impulsformer ausgeführt
sein, das beim Einschalten der Zündung kurzzeitig ein Spannungspotential an den
Eingang des ODER-Gatters 23 und des Inverters 39 legt.
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Die in Fig. 5 gezeigte weitere Ausbildungsform eines einfachen Funkwarngerätes
dient ebenfalls der Erhöhung der Betriebssicherheit. In diesem Fall ist für das
Funkwarngerät ein fest eingebauter und wartungsfreier Zusatz-Akkumulator 41 vorgesehen,
der die Spannungsversorgung des Funkgerätes übernimmt, sobald die Fahrzeugbatterie
6 ausfällt oder infolge Erschöpfung z.B. durch die Warnblinkanlage, deutlich unter
dem Spannungspotential des Zusatz-Akkumulators 41 liegt. Die Ladung des Zusatz-Akkumulators
erfolgt über eine Diode 42 an der Fahrzeugbatterie 6. Die Sensor
-Anschlußplatte
20 und das ODER-Gatter 19 werden über ein vom Zündschalter 18 erregtes R@lais 43
gespeist. Die Diode 42 verhinert, daß bei zu geringer Spannung der Fahrzeugbatterie
6 Strom aus dem Zusatz-Akkumulator 41 über das Zündschloß 18 an andere Verbraucher
im Fahrzeug abfließen kann.