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Verfahren und Vorrichtung zum Simulieren
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und Nachsteuern von Verkehrssituationen in Kraftfahrzeugen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Simulieren und Nachsteuern von Verkehrssituationen in
Kraftfahrzeugen, wobei während einer Aufnahmefahrt wahrnehmbare Fahrteindrücke,
insbesondere ein Laufbild, aufgenommen und gespeichert und dann in einem Steuerstand
einem Fahrschüler so vorgespielt werden, daß dieser einzelne Betätigungen nachvollziehen
und das Ergebnis seiner Betätigungen mit gespeicherten Werten aus der Aufnahme fahrt
vergleichen kann.
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Es sind verschiedene Verfahren dieser Art bekannt, wobei man sich
einmal an einfachen computerisierten Spielgeräten orientiert, wie sie in Spielhallen
u. dgl. zum Einsatz kommen, oder aber an Simulatoren, wie sie aus der Flugzeugführerschulung
abgeleitet sind. Die ersten Geräte sind zwar preiswert, können aber ein Bildfeld
nur in engem Rahmen bieten, wie dies bei Fernsehgeräten bekannt ist, und es läßt
sich nur sehr ungenügend die Situation nachahmen, wie sie der Fahrschüler im Kraftfahrzeug
antrifft. Hochtechnisierte Anlagen werden zwar mitunter von Großfirmen der Automobiltechnik
als Demnonstrationsobjekte präsentiert, sind aber für Fahrschulen unerschwinglich
und kommen daher für die Fahrschülerausbildung nicht in Betracht.
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Die Erfindung geht aus von dem eingangs definierten Verfahren und
verfolgt die Aufgabe, dieses Verfahren auf möglichst einfache Weise so weiterzubilden,
daß es zwar einerseits möglichst vielseitige Sinneseindrücke*aus der Fahrpraxis
vermittelt, sich andererseits aber so preiswert nachvollziehen läßt, daß es im üblichen
Fahrschulbetrieb eingesetzt werden kann. *und Fertigkeiten Die Lösung dieser Aufgabe
besteht erfindungsgemäß darin, daß das Laufbild rundum zentrisch zu einer lotrechten
Bildauchse aufgenommen und auf einem den Steuerstand ringsumgebenden Bildschirm
wiedergegeben wird.
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Durch diesen ringsumgebenden Bildschirm kann der Fahrer praktisch
vollständig in die Verkehrssituation versetzt werden, wie sie bei der Aufnahmefahrt
gespeichert worden ist. Die bildliche Darstellung läßt sih auch ohne sonderliche
Kosten verwirklichen und kann mit den vorhandenen Mitteln leicht auch wenigstens
akustisch ergänzt werden, wobei der Fahrschüler veranlaßt wird, nahezu sämtliche
Handlungen der Aufnahmefahrt notwendigerweise nachzuvollziehen, insbesondere, wenn
der Steuerstand durch ein vollständiges Kraftfahrzeug gebildet wird. Dieses Fahrzeug
muß weder neu noch betriebsfähig sein, soll aber die erforderlichen Handhaben wie
Gaspedal, Rückspiegel, Bremspedal, Handbremse, Kupplungspedal und dgl. aufweisen.
Der Fahrschüler muß nur auf die Eindrücke reagieren, wie sie sich ihm auf dem ringsumgebenden
Bildschirm darstellen, insbesondere muß er Lenkung und Fahrgeschwindigkeit der vorgegebenen
Situation anpassen, was Kupplungs-, Beschleunigungs- und Schaltvorgänge notwendig
macht. Dies alles läßt sich ohne jeden Zwang und ohne Gefahr für sich und andere
Verkehrsteilnehmer beliebig lang und oft wiederholen, wobei der Fahrschüler mit
dem Steuerstand und insbesondere mit dem diesen bildenden Fahrzeugtyp große Vertrautheit
erreicht, ohne daß ein Fahrlehrer selbst die
ganze Ubungszeit in
Anspruch genommen wird. Die Rundumaufnahme ermöglicht dabei auch Fahrmanöver, die
mit den herkömmlichen kleinen Bildschirmen nicht darstellbar sind, beispielsweise
Rückwärts-Einparken und dgl.
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Vorzugsweise wird ein einziges Laufbild in der Bildachse aufgenommen,
und die vorwiegend radial verlaufenden Aufzeichnungsstrahlen werden im Bereich der
Bildachse abgelenkt. Man kommt dann mit einem einzeigen Aufnahmegerät aus und kann
das gleiche Verfahren zur Wiedergabe verwenden, etwa dergestalt, daß das Laufbild
in Richtung der Bildachse projiziert und zentrisch zu dieser die Projektionsstrahlen
des einzeigen Laugbildes zur Rundumprojektion radial abgelenkt werden.
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Aufzeichnung und/oder Speicherung des Laufbildes können ausschließlich
elektronisch erfolgen, und es kann auch das Wiedergabe-Laufbild unmittelbar auf
dem Bildschirm elektro-optisch erzeugt werden.
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Vorzugsweise wird das Laufbild auf einem insbesondere endlosen bandförmigen
Informationsträger zusammen mit weiteren, wenigstens zum Teil bei der Bildwiedergabe
mit wiederzugebenden Informationen über Fahrt- und Betriebswerte, Geräusche und
dgl. aufgezeichnet.
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So kann wenigstens ein Teil der Informationen in digitaler Form auf
dem Film aufbelichtet und von diesem - etwa zu Anzeige- oder Vergleichszwecken -
wieder abgetastet werden. Diesem Verfahren kommt entgegen, daß das Bildformat eines
Laufbildfilmes rechteckförmig ist, für eine Rundumprojektion aber nur ein kreisförmiges
Bild-Aufzeichnungsfeld erforderlich ist, so daß Randbereiche für eine stufenlose
Aufzeichnung, etwa durch eine oder mehrere Magnetspulen und andere Randfelder mit
annähernd punktförmigen Registrierflächen für Einzelinformationen zur Verfügung
stehen.
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Die Bildfolgegeschwindigkeit kann bei der Aufnahme von der Iahrgeschwindigkeit
und bei der Wiedergabe von einer simulierten Fahrgeschwindigkeit beeinflußt, insbesondere
synchron zu diesen Geschwindigkeiten gesteuert werden.
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Für verschiedene Zwecke kann es auch angebracht sein, diese Steuerung
bei der Wiedergabe fahrt zu unterbinden oder nur eine begrenzte Beeinflussung zuzulassen,
um ein Nachsteuern des weglaufenden Bildes anzuregen.
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Auch bei der Rundum-Wiedergabe kann es sich empfehlen, Aufnahme- und
Wiedergabe-Hauptrichtung gleichsinnig oder gegensinnig zur Lenkrichtung zu verdrehen,
was unter Umständen bei Kurvenfahrten größere Aufmerksamkeit, Reaktionsgeschwindigkeit
und Handhabungsexaktheit antrainiert.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Simulieren und
Nachsteuern von Verkehrssituationen in Kraftfahrzeugen, wobei während einer Aufnahmefahrt
wahrnehmbare Fahrteindrücke, insbesondere ein Laufbild, aufgenommen und gespeichert
und dann in einem Steuerstand einem Fahrschüler so vorgespielt werden, daß dieser
einzelne Betätigungen mit gespeicherten Werten aus der Aufnahmefahrt vergleichen
kann. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine an einem Aufnahmefahrzeug
vorgesehende Aufnahmevorrichtung für eine Rundum-Laufbildaufnahme, durch Speichermittel
zum Speichern des über einen Vollwinkel von 360° erstreckten Laufbildes und durch
eine Wiedergabevorrichtung für das Laufbild mit einem den Steuerstand ringsumgebenden
Bildschirm, der zweckmäßigerweise rotationssymmetrisch Zu einer lotrechten Bildachse,
insbesondere zylindrisch ausgebildet ist.
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Auf einem solchen Bildschirm können selbst elektro-optische Bilderzeugungsmittel
vorgesehen sein, die sich unmittelbar durch die Speichermittel steuern lassen. Festkörperbildschirme
dieser Art sind für kleinere Fernseh-
geräte, Monitore und dgl.
verfügbar, ihre Technik kann ohne weiteres zur Erzeugung großflächiger Bildschirme
herangezogen werden.
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Vor allem dann aber, wenn Aufnahme und Wiedergabe durch gleichartige
Geräte bzw. Kameras bewirkt werden sollen, empfiehlt sich die Verwendung eines in
der Bildachse angeordneten rotationssymmetrischen Reflektors, der weitgehend radial
verlaufende Bildstrahlen zu dem ebenfalls in der optischen Achse angebrachten Kameraobjektiv
umlenkt bzw. Projektionsstrahlen aus der Bildachse nach außen lenkt. Als zweckmäßige
Reflektorform hat sich ein Rotations-Hyperboloid erwisen, das auch bei größerer
Bildschirmhöhe noch naturgetreue Wiedergabe ermöglicht.
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Die Motordrehzahlen der Aufnahmekamera kann ebenso von der Fahrgeschwindigkeit
des Aufnahmefahrzeuges abgeleitet werden, wie die Wiedergabe-Bildlaufgeschwindigkeit
durch Tastmittel an Gaspedal und Gangschaltung des Steuerstandes zu beeinflussen
ist, was sich etwa in Verbindung mit einer der Einwirkungsdauer von Beschleunigungs-
und Bremsvorgängen durch einen Rechner weitgehend exakt zu einem wirklichkeitsgetreuen
Geschwindigkeitswert verarbeiten läßt.
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Sofern ein Tonfilm als Aufnahme- und Speichermedium eingesetzt wird,
lassen sich dort die Geräusche aufspeichern und bei der Nachsteuerung unmittelbar
durch einen Lautsprecher wiedergeben. Pür Einzelinformationen werden dagegen auch
Belichtungsvorrichtungen in der Aufnahmevorrichtung und Lesevorrichtungen für die
Wiedergabe vorgesehen, wobei zur Speicherung punktförmige Einzelfelder am Rand des
kreisförmigen Bildformates innerhalb des rechteckingen Filmfeldes dienen. Zum Aufbelichten
und Lesen dieser Information werden zweckmäßigerweise Leuchtdioden und Fotodioden
verwendet, die jedoch mit entsprechenden Durchbrechungen einer in der Bildanlage
vorgesehenen Maske durch Glasfasern verbunden sein können.
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Es lassen sich ferner im Aufnahmewagen und in dem, evtl.
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durch das gleiche Fahrzeug gebildeten Steuerstand die gleichen Tastmittel
für eine Mehrzahl von Betriebswerten vorsehen und mittelbar oder unmittelbar an
Vergleichsanordnungen zum Ermitteln und ggf. Registrieren von Größe und/oder Richtung
der Nachsteuerwerte vorsehen. Während bei der Aufnahmefahrt die Bildlaufgeschwindigkeit
unmittelbar von der Fahrgeschwindigkeit des Aufnahmefahrzeuges abgeleitet werden
kann, sollten Steuermittel für die Wiedergabe-Bildlaufgeschwindigkeit wenigstens
durch Tastmittel an Gaspedal und Gangschaltung beeinflußbar sein. Dabei werden zweckmäßigerweise
die Informationen der Gaspedalstellung als Beschleunigungswert und ggf.
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eines Bremspedals als Verzögerungswert mit einem Zeitwert einem Rechner
zugeführt und zu einem Geschwindigkeitswert verarbeitet. Es kann auch am Gaspedal
des Steuerstandes ein Verzögerungsglied etwa nach Art eines Stoßdämpfers angeschlossen
sein.
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Die Aufnahme- und/oder Wiedergabekamera wird zweckmäßigerweise um
die lotrechte Bildachse drehbar gelagert und in Abhängigkeit vom Lenkausschlag durch
eine Nachsteuervorrichtung selbsttätig nachgesteuert. Hierzu empfehlen sich Mittel
zum Aufbelichten des wenigstens stufenweise ertasteten Lenkausschlages auf dem Laufbildfilm
in der Aufnahmevorrichtung und zum Ertasten des registrierten Ausschlages in der
Wiedergabevorrichtung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der folgenden Erläuterung anhand der Zeichnung, welche die Erfindung beispielsweise
wiedergibt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Steuerstandes unter Verwendung eines Kraft fahrzeuges, das auch zur Aufnahme herangezogen
werden kann, Fig. 2 eine Ansicht des Steuerstandes mit Projektionskamera von oben
in Fig. 1 gesehen, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Projektionseinrichtung
aus Fig. 1, Fig. 4 eine Ansicht dieser Einrichtung gem. dem Pfeil IV von oben in
Fig. 3 gesehen, Fig. 5 eine Aufnahme-Bildmaske, Fig. 6 eine schematische Darstellung
der Dreh-Nachführung einer Kamera nach dem Lenkungseinschlag, Fig. 7 die Anordnung
von Tastschaltern an der Gangschalteinrichtung, Fig. 8 die Anordnung eines Digital-Tasters
am Gaspedal, Fig. 9 eine Ansicht dieses Tasters in Richtung des Pfeiles IX in Fig.
8 gesehen, Fig. 10 einen Schnitt durch den Digital-Taster längs der Linie X/X in
Fig. 9, Fig. 11 einen Querschnitt durch den Digital-Taster nach der Linie XI/XI
in Fig. 10, Fig. 12 ein schematisches Block-Schaltbild, Fig. 13 ein Auszugsschaltbild
betreffend Ermittlung und Vergleich der Fahrgeschwindigkeit und Fig. 14 die Steuerung
des Kameramotors.
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Nach den Fig. 1 und 2 wird als Steuerstand 1 ein herkömmliches Kraftfahrzeug
verwendet, mit Steuerrad 2, Gaspedal Handbremse 11, Sicherheitsgurt 12, Lenker 13
und Rückspiegel 14. Die Betriebsstellung aller dieser Teile wird durch Tastschalter
ertastet, teilweise registriert bzw. in einem Computer 15 verarbeitet.
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Auf dem Fahrzeugdach ist um eine lotrechte Bildachse 18 drehbar ein
Drehteller 19 montiert, auf dem ein Projektor 20 derart befestigt ist, daß seine
optische Achse mit der Bildachse 18 zusammenfällt. Mit lotrechtem Abstand über dem
Objektiv 21 des Projektors ist an diesem mittels eines Stabes 22 an Streben 23 eine
Reflektorplatte 24 mit einem Reflektor 25 in der Form eines Rotations-Hyperboloids
gehalten.
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Der Steuerstand 1 ist von einem zentrisch zur Bildachse 18 angeordneten
zylindrischen Bildschirm 26 von 5 m Durchmesser und 3 m Höhe umgeben, der zweckmäßigerweise
unter Winkeln von 600 in sechs Sektoren 261 aufgeteilt wird, die an ihren Rändern
27 dicht aneinanderstoßen. Einer dieser Sektoren kann als Tür dienen. Durch die
Strahlen-Umlenkung am Reflektor 25 kann zwischen den Grenzlichtstrahlen 28, 29 auf
der ganzen Höhe des Bildschirms ein sich über 3600 erstreckendes Rundum-Projektionsbild
erzeugt werden.
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Die Projektions-Anordnung ist in den Fig. 3 und 4 etwas vergrößert
herausgestellt. Die gleiche Anordnung mit dem als Fahrzeug ausgebildeten Steuerstand
1 und Reflektor 25 kann auch zur Aufnahme eingesetzt werden, wobei anstelle der
Projektionskamera 20 etwa eine Aufnahmekamera 30 eingesetzt wird. Die Nachsteuereinrichtung
17 nach Fig. 6 ist zwar in erster Linie für den Steuerstand 11 bestimmt, kann aber
in der gleichen Weise auch bei der Aufnahme zur Nachsteuerung des Drehtellers 19
durch das Lenkgetriebe 31 verwendet werden. Hierzu dient eine Brückenschaltung 32
mit einem verstellbaren Widerstand 34 und zwei Stellmagneten 35> 36. Deren Anschlüsse
37, 38 sind an den Massepol 39 der Kraftfahrzeugbatterien 40 angeschaltet, deren
anderer Pol mit dem an der Spurstange 41 des Lenkgetriebes angeschlossenen verstellbaren
Kontakt 42 des Widerstandes 34 verbunden ist. Ein erster Endanschluß 43 des Widerstandes
34 ist mit dem Ansehluß 44 des Stellmagneten 36 ver-
bunden, während
der zweite Anschluß 45 des Widerstandes mit dem Anschluß 46 des Stellmagneten 35
verbunden ist.
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Da der Schleifkontakt 42 bei dem gezeigten Rechtseinschlag der Lenkräder
47 um den Winkel a zum Anschluß 45 einen kleineren Widerstandswert einschließt,
erhält der Stellmagnet 35 größere Spannung und kann seinen Magnetkern 351 stärker
einziehen. Die Verbindungsstange 48 zum Magnetkern 361 wird nach links in Fig. 6
verschoben und verschwenkt dadurch über das Schub-Gelenk 49 und den Hebel 50 mit
Drehteller 19 die Kamera 20 (30) um den Winkel b, der zwar kleiner als der Lenkausschlagwinkel
a, zu diesem aber proportional ist. Das Proportionalitätsverhältnis kann durch die
Bemessung von Spannung, Widerständen, Verstellweg des Schleifkontaktes 42 und dgl.
eingestellt werden.
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Nach Fig. 6 wird die Kamera gleichsinnig mit den Lenkrädern 16 verschwenkt.
Da jedoch die Verbindungsleitungen zwischen dem Einstellwiderstand 34 und den Stellmagneten
35, 36 über einen Umschalter 53 geführt sind, ist auch die umgekehrte Steuerung
möglich, was sich vornehmlich für die Drehsteuerung des Projektors am Steuerstand
1 empfiehlt. Im übrigen kann dort die in Fig. 6 gezeigte Nachsteuereinrichtung für
Wiedergabe- und Aufnahme fahrt gleichermaßen eingesetzt werden. Dabei können auch
die jeweiligen Lenkausschläge bei Aufnahmefahrt und Nachsteuerung verglichen werden,
wie insbesondere anhand der Fig.
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3 bis 5 erläutert wird.
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Die letztgenannte Figur zeigt eine Bildmaske 56 mit dem Rechteckformat
eines Einzelbildes und damit des in der Filmanlage 57 für den Laufbildfilm 55 (
Fig. 3) vorgesehenen Bildfensters. Da für Bildaufnahme und Wiedergabe entsprechend
der Stirnfläche des Reflektors 25 nur eine kreisförmige Bildfläche 54 erforderlich
ist, kann der
Rand des Rechteckfeldes 58 abgedeckt werden. Am linken
Bildfeldrand in Fig. 5 ist eine Vielzahl von Durchbrechungen 59 angebracht, die
in der später noch zu beschreibenden Weise zur Übermittlung von Einzelinformationen
dienen.
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Im rechten Randteil wird, wenn die Aufnahmekamera 30 nicht gedreht
werden soll, nur eine mit unterbrochenen Linien eingezeichnete Durchbrechung 52
angebracht, die aus dem Aufnahmelicht einen kreisförmigen Punkt auf jedes Einzelbild
in der Mitte des Rechteckformates auflichtet.
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Die gleiche Bildmaske 56 kann auch bei der Wiedergabe im Projektor
20 zum Einsatz kommen. Dort könnte allerdings auch der rechte Teil des Filmes unbedeckt
bleiben, da das aufbelichtete Kreisfeld die Maskenfunktion übernimmt. Es wird also
bei der Projektion stets in der Mittelebene 60 des Projektors ein kreisförmiger
Leitstrahl 61 ausgesandt, der gemäß Fig. 3 auf eine unter der Raumdecke 62 (Fig.
1 und 3) angebrachte Blendenplatte 63 mit insgesamt sechs Durchbrechungen 64 trifft.
Diese Durchbrechungen haben sämtlich gleichen Abstand von der lotrechten Bildachse
18 und sind in der Mittelstellung des Projektors gemäß Fig.4 symmetrisch zur Mittelebene
60 angeordnet. Die Durchbrechungen können unmittelbar mit Photodioden 68, aber auch
mit Glasfasern besetzt sein, die zu diesen Photodioden führen. Die Durchbrechungen
55 der Bildmaske 56 sind jedenfalls, wie vor allem aus Fig. 3 zu ersehen, in der
Regel mit Glasfasern 65 besetzt, die beim Projektor zu außen in einem Verteiler
66 angebrachten Photodioden 67 führen.
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Bei der Aufnahme werden dort Leuchtdioden eingesetzt, die durch entsprechende
Signale gesteuert werden.
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Wird die Projektionskamera aus der Mittelstellung Fig. 4 herausgeschwenkt,
so wandern die Photodioden 68 aus ihrer Symmetriestellung zum Lichtstrahl 61 heraus,
wobei jeweils eine oder zwei erleuchtet werden und dadurch die Abweichung der Lenkstellung
bei der Wiedergabe von der Lenkstellung bei der Aufnahme signalisieren.
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Soll die Aufnahmekamera 30 bei der Aufnahmefahrt mit der Lenkung verschwenkt
werden, so wird in der Bildmaske 56 das mit vollen Linien eingezeichnete Bogensegment
ausgenommen und in diesem entsprechend der Durchbrechung 52 ein Fleck aufbelichtet,
der gemäß dem Lenkausschlag nach der einen oder anderen Seite ausgelenkt ist. Hierzu
könnte in einer nicht drehbaren Blendenplatte eine Tageslicht-Durchbrechung dienen,
man kann einen gerichteten Lichtstrahl durch das Objektiv einbringen oder auch eine
Lichtquelle an einem in der Kamera entgegengesetzt zu dieser schwenkbaren Träger
anbringen.
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Bei der Nachsteuerung im Steuerstand 1 kommt dann der an der Blendenplatte
63 erzeugte Lichtfleck nur dann zwischen die gegenüberliegenden Gruppen von Photodioden
68 zu liegen, wenn der Lenkeinschlag bei Aufnahme und Wiedergabe des jeweiligen
Laufbildteiles gleich ist . Dies kann auch durch Anzeige am Armaturenbrett ebenso
sichtbar gemacht werden wie etwa die Geschwindigkeitsverhältnisse.
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Wie Fig. 7 erkennen läßt, sind dem Schaltknüppel 4 der Gngschaltung
fünf Tastschalter 71 bis 75 zugeordnet.
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Jeder dieser Tastschalter steuert eine Leuchtdiode für eine Durchbrechung
59. Wenn keiner der Tastschalter 71 bis 75 betätigt wird, dann spricht eine Gatterschaltung
76 an, die wiederum eine Leuchtdiode steuert.
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Zur Abtastung der Stellung des Gaspedals 3 dient gemäß den Fig. 8
bis 11 ein Digital-Tastschalter 78, dessen Gehäuse 79 schwenkbar an einer Karrosseriewand
80 angelenkt ist und Führungsmittel für einen biegesteifen Lochstreifen 81 aufweist,
dessen Löcher in 4 Rei hen mit den Wertungen 1, 2, 4 und 8 angeordnet sind. Im Oberteil
des Gehäuses 79 ist eine Lichtquelle 82 angeordnet, im Unterteil sind für die einzelnen
Reihen durch Zwischen-
wände 83 abgetrennte optoelektrische Wandler
84 wie Fotozellen, Fotowiderstände, Fotodioden und dgl. untergebracht. In digitaler
Verschlüsselung können somit Wertsignale null bis fünfzehn übermittelt werden, was
für die vorliegende Steuerung durchaus hinreichend ist.
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In Verbindung mit den ertasteten Signalen zur Gashebelstellung und
zur Gangschaltung kann im Computer 15 ein Beschleunigungssignal und in Verbindung
mit einem Zeitsignal über die Dauer der jeweiligen Gashebelstellung ein Geschwindigkeitssignal
ermittelt werden, das dann zur Steuerung der Kamera, sowohl der Aufnahmekamera als
auch der Projektionskamera, herangezogen wird.
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Das in Fig. 12 gezeigte Block-Schaltbild ist in erster Linie für den
Steuerstand 1 bestimmt, kann aber praktisch ohne wesentliche Änderung für die Aufnahmeeinrichtung
verwendet werden. So ist der Computer 15 mit dem Drucker 86 und dem Netzgerät 87
über die Leitung 88 an die Netzspannung 220 V gelegt, die durch Hochtransformieren
von der Autobatterie oder aber bei der Wiedergabe direkt vom Lichtnetz bezogen werden
kann. Auch die Kamera (Projektionskamera 20, Aufnahmekamera 30) wird aus dieser
Leitung gespeist. Der Computer 15 erhält direkt seine Signale von den Tastschaltern
der Zündung 89 und der Handbremse 11. Der Zündung sind dabei Tastschalter für den
Rückspiegel 14 und den Sicherheitsgurt 12 in Reihe vorgeschaltet. Signale von den
Tastschaltern des Schaltknüppels 4, der Betriebsbremse 91 und des Gaspedals 3 werden
dem Operationsverstärker 92 übermittelt, der einen Geräuschsimulator 94 steuert.
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Die Kupplung 95 bzw. der der Kupplung zugeordnete Tastschalter wird
vom Netzgerät 87 mit Spannung versorgt und ist an eine Vergleichsschaltung 90 angeschlossen,
wo das
Kupplungssignal bei der simulierten Fahrt mit den Kupplungsinformationen
verglichen wird, die aus dem Verteiler 66 bezogen werden und den Betätigungszustand
bei der Aufnahmefahrt an der entsprechenden Stelle des Films wiedergeben. Das Vergleichssignal
wird an den Computer 15 weitergeleitet, der die Fehlerauswertung besorgt und gegebenenfalls
den Ausdruck durch den Drucker 86 veranlaßt.
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In gleicher Weise wie die Kupplung 95 ist die Betriebsbremse 91 an
eine Vergleichsschaltung-Bremse 96 angeschlossen, die wiederum einen Vergleich des
bei der Wiedergabe ertasteten Bremssignals und des vom Verteiler 66 bezogenen Signals
aus der Aufnahme fahrt durchführt und das Ergebnis dem Computer mitteilt. In gleicher
Weise wird der Computer auch von der Vergleichsschaltung 93 über die Verhältnisse
der Gaspedalstellungen bei Aufnahmefahrt und Nachsteuerung informiert, sowie von
der anhand der Figur 13 näher erläuterten Vergleichsschaltung 98 über die Geschwindigkeitsverhältnisse
bei Aufnahmefahrt und Nachsteuerung.
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Gemäß Figur 13 steuern die dem Schaltknüppel 4 zugeordneten Tastschalter
parallele Widerstände R 1 bis R 5 an.
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Der jeweilige Ausgang wird am Gatter 101 mit einem Signal vom Verteiler
66 verglichen und das Ergebnis des Vergleichs über ein Verzögerungsglied 102 und
ein Flip -Flop 103 dem Computer 15 mit solchem zeitlichen Verzug übermittelt, daß
dem Fahrschüler angemessene Zeit für eine Korrektur bleibt.
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Innerhalb des Operationsverstärkers 92 sind drei Verstärkerstufen
104, 105 und 106 hintereinandergeschaltet.
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Ein erster Eingang der Verstärkerstufe 104 ist über den jeweils eingeschalteten
Widerstand R 1 bis R 5 an negative Spannung gelegt, ein zweiter Eingang ist positiv,
d.
h. an Nasse geschaltet. Der Ausgang des Verstärkers ist dagegen über einen Widerstand
R 6 an den jeweiligen Kupplungs-Widerstand aus R 1 bis R 5 angeschlossen. Auf diese
Weise wird die Ausgangsspannung durchdie Schaltstellung des Schaltknüppels in solcher
Weise beeinflußt, daß der höhere Gang entsprechend der größeren Übersetzung eine
größere Ausgangsspannung steuert.Diese Ausgangsspannung wird in Abhängigkeit von
der Steuerung der Betriebsbremse 91 am Potentiometer 107 (bzw. einem verstellbaren
Widerstand) derart verändert, daß beim Bremsen die Spannung entsprechend herabgesetzt
wird.
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An der nächsten Verstärkerstufe 105 wird die Ausgangsspannung wiederum
durch ein vom Gaspedal 3 gesteuertes Potentiometer 108 beeinflußt, wobei das Verstärkerverhältnis
durch die Widerstände R 7 und R 8 eingestellt werden kann. Die Ausgangsleitung 118
führt somit ein Signal, das einer errechneten Geschwindigkeit entspricht.
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Dieses Signal wird ebenso wie ein vom Verteiler 66 über die Leitung
119 bezogenes Signal der dritten Verstärkerstufe 106 zugeführt, wobei wiederum die
Abstimmung über Widerstände R 9, R 10 und R 11 erfolgt. Dabei ist es unwesentlich,
ob bei der Aufnahme die Geschwindigkeit direkt gemessen oder in der gleichen zuvor
erläuterten Weise errechnet worden ist.
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Dem Ausgang der Verstärkerstufe 106 sind parallel über Dioden 109
und 110 zwei Brückenschaltungen 113 und 114 mit Transistoren 115 und 116 und zwei
Relais 111 und 112 nachgeschaltet. Die Schaltkontakte 120 des Relais 111 und 121
des Relais 112 sind hintereinander in einer Leitung 122 dem Widerstand R 13 vorgeschaltet,
während der zweite Kontakt 123 des Relais 111 in einer zu 122 parallelen Leitung
124 eingeschaltet ist, die zwischen ihren Widerständen R 12 und R 14 mit der Leitung
122 kurzgeschlossen ist und den Kameramotor 117 speist.
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Wenn die dritte Verstärkerstufe 106 den Ausgangswert Null hat, sind
beide Relais 111 und 112 in der durch Figur 14 gezeigten Ruhestellung. Dabei liegt
Spannung über den Ruhekontakt 120 und den Widerstand R 14 am Kameramotor 117, der
mit seiner normalen oder auch einer gesteuerten Geschwindigkeit umläuft. Ist die
Ausgangsspannung negativ, so zieht das Relais 112 an und schaltet den Widerstand
R 13 parallel zu R 14 ein, was geringeren resultierenden Widerstandswert ergibt.
Der Kameramotor 117 erhält höhere Spannung und läuft schneller. Ist das Ausgangssignal
positiv, so zieht bei abgefallenem Relais 112 das Relais 111 an und leitet die Spannung
mit seinem Arbeitskontakt 123 über die beiden hintereinander geschalteten Widerstände
R 12 und R 14, wodurch die Laufgeschwindigkeit des Kameramotors 117 herabgesetzt
wird.
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Bei der Aufnahme fahrt kommt es in erster Linie darauf an, eine möglichst
vollständige Aufzeichnung nicht nur der optischen Eindrücke, sondern auch aller
Vorgänge zu erhalten, die vom Fahrer ausgelöst werden oder diesen beeinflussen können.
Zunächst wird davon ausgegangen, daß die Kamera nicht gedreht werden soll, ein Lichtpunkt
entsprechend der Durchbrechung 52 also unverändert in der Längsmitte der Bildmaske
56 und damit des Rechteckfeldes 58 aufbelichtet wird. Damit wird lediglich eine
Marke dafür gegeben, was bei der Pahrt im Rundumbild vorn liegt.
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Wenn auch die Vorgänge während des Stillstandes registriert werden
sollen, kann mit Einschalten der Zündung 89 die Aufnahmekamera 30 mit kleinster
Geschwindigkeit in Gang gesetzt werden. Durch die Durchbrechungen 59 der Bildmaske
56 werden dann auf jedes Filmbild die augenblicklichen Schalt zustände aller erfasster
Taster aufbelichtet, so beispielsweise das Ausrichten des Spiegels 14, Lösen der
Handbremse 11, Anschnallen des Sicherheits-
gurtes, Betätigung
der Kupplung 95 und die Betätigung des Schaltknüppels 4.
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Währenddessen werden auf der Tonspur des verwendeten Tonfilmes vornehmlich
die von außen auf das Fahrzeug einwirkenden Geräusche aufgezeichnet. Die Fahrgeschwindigkeit
kann bei der Aufnahmefahrt grundsätzlich vom Tacho abgenommen werden. Im Prinzip
läßt sie sich aber auch dabei aus der Stellung des Gaspedals, der durch den jeweiligen
Gang bestimmten Übersetzung und die Einwirkungsdauer durch einen zwischengeschalteten
Rechner bzw. dem Computer 15 ermitteln und digital verschlüsselt mittels Leuchtdioden
mit Glasfasern über die Durchbrechungen 59 aufbelichten.
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Bei der Kurvenfahrt wird unverändert jeweils aus der Fahrzeuglängsrichtung
aufgenommen, die Kamera also ausschließlich mit dem Fahrzeug geschwenkt. Die Kamera
wird dabei zweckmäßigerweise entsprechend dem ermittelten Geschwindigkeitswert proportional
zur Fahrgeschwindigkeit angetrieben, unabhängig davon, ob dieser Wert direkt ertastet
oder errechnet worden ist.
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Es wird zweckmäßigerweise ein Rundkurs gewählt, und es kann sich empfehlen,
den auf diesem Kurs aufgenommenen Film in einer Endloskassette zu fassen, damit
der Fahrschüler die Möglichkeit hat, die gleiche Fahrstrecke aufeinanderfolgend
wiederholt nach zusteuern.
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Bei dieser simulierten Pahrt werden wiederum alle meßbaren Vorgänge
festgehalten und überwiegend im Betätigungsablauf mittels des Druckers 86 ausgedruckt.
Soweit es um veränderliche Größen geht, die sich in Verbindung mit den Informationen
aus dem Verteiler 66 vergleichen lassen, werden sie eventuell in Gegenüberstellung
ausgedruckt werden. Bedeutung haben können hier
auch Lichtanzeigegeräte,
die etwa ähnlich bekannten Werkstoff-Verbrauchsanzeigen oder anderen geräten arbeiten
und Plus- und Minuswerte mit oder ohne Größe der Abweichung registrieren. Solche
Geräte lassen erkennen, wie Reaktion oder Steuerung des Fahrschülers von den Werten
bei der Aufnahmefahrt abweichen. Der so geschaffene Fahrtstreifen spiegelt dann
das Ergebnis der simulierten Pahrt wieder und kann Gegenstand einer abschließenden
Besprechung mit dem Fahrlehrer sein.
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Auch bei dieser simulierten Fahrt kann im Prinzip die Projektionsdamera
auf dem Dach des Steuerstandes 1 festgestellt werden. Als zweckmäßig hat es sich
jedoch erwiesen, die Kamera in der aus Fig.6 ersichtlichen Weise nachzusteuern,
wobei dann der Lenkausschlag durch die Einwirkung eines von der Durchbrechung 52
gesteuerten Lichtleitstrahles durch die Fotodioden 68 abgetastet wird. Die Tastwerte
werden wiederum auf dem Kontrollstreifen registriert und können ein die Abweichung
anzeigendes Vergleichsgerät steuern.
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Da mit einem Rundum-Bild gearbeitet wird, können auch Rückwärtsfahrten,
insbesondere mit Rückwärts-Einparken, geübt werden. Aufnahme-und Wiedergabeaufwand
sind gerätemäßig gering, da man nur eine Kamera und nur einen Projektor braucht.
Es sollen allerdings die Objektive und die Form des Reflektors möglichst exakt aufeinander
abgestellt sein.
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Ausgegangen wird derzeit von Kinofilmen mit wenigstens 16 mm Breite
als Aufnahme-und Speichermaterial. Grundsätzlich können aber auch elektromagnetische
und/oder elektronische Informationsträger zum Einsatz kommen, wobei wiederum durchlaufende
Bänder bevorzugt werden, die sich unter Umständen mit einem Lochstreifenaggregat
ergänzen lassen.
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Es ist nicht einmal notwendig, das Bild durch eine Projektion wiederzugeben,
wenn man den Bildschirm nach Art
elektronischer Flachschirme ausführt,
das Wiedergabebild also aus den gespeicherten Informationen unmittelbar auf der
Schirmfläche, nicht einmal durch irgendwelche Strahlung erzeugt.
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Anstatt einen laufenden Informationsträger wie einen Laufbildfilm
zur Steuerung heranzuziehen, kann diese Steuerung auch ausschließlich vom Computer
15 übernommen werden, der mit geeigneten elektronischen Speichereinheiten wie Flopy
discs, Kernspeicher, Blasenspeicher u.dgl., auch Speichereinheiten in Form von Chips,
versehen ist.
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Solche Steuerungen und Speichereinheiten lassen sich auch einander
ergänzend vorsehen, wenn dem Computer durch Unterprogramme immer besondere Vorgänge
übertragen werden.
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Es wird dann allerdings notwendig, die Programmabläufe des Computers
und des Informationsträgers, also des Filmes, zu synchronisieren, was beispielsweise
durch ein Reckeckignal von etwa lhz (1 Impuls pro sec.) auf der Tonspur des Filmes
erfolgen kann. Der Computer zählt die Impulse und kann dann für jede Stelle des
Filmes bzw.
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der Aufnahmefahrt die notwendigen Informationen geben und Vorgänge
auslösen. Wenn sämtliche Funktionen ausgedruckt werden, kann man auf dem Pahrtstreifen
die Folge, z.B.
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"Kuppeln, Bremsen und Zurückschalten" vergleichen. Der Vergleich kann
auch im Computer selbst bzw. in einem Vergleichsgerät durchgeführt werden und dann
durch ein Signal ausgedruckt werden. Dies gilt besonders für den Pall, daß erhebliche
Abweichungen bei einzelnen Nachsteuervorgängen gegenüber der Aufnahmefahrt festgestellt
werden, bspw.
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Geschlwindigkeitsdifferenzen, Lenkeinschlagsdifferenzen u.
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dgl.
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Die erfassung und Bearbeitung der einzelnen Betriebs-und Steuerwerte
ist besonders einfach, wenn diese Werte bereits elektronisch aufgegeben bzw. die
jeweilige Steuerung selbst elektronisch durchgeführt wird.
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So sind elektronische Gaspedale 3 ebenso bekannt und einsetzbar wie
elektronische Getriebe (VDI-Nachrichten 11/ 1984, S.9 u.11) und die elektronische
Steuerung der Bremsanlage. Dabei können die elektronisch aufgegebenen Kommando-oder
Gebergrößen unmittelbar erfasst und zur Verarbeitung durch den Computer 15 oder
ein anderes elektronisches Aggregat weitergeleitet werden.
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Unabhängig davon, ob elekronisch oder mechanisch oder wie auch immer
gesteuert wird, kann selbstverständlich anstelle eines Stufengetriebes ein stufenloses
Getriebe eingesetzt werden, wobei dann statt des eingelegten Ganges das Ubersetzungsverhältnis
unmittelbar erfasst wird. Soweit Getriebe, Drehzahlwandler, Kupplungen oder dergleichen
mit Betriebsschlupf eingesetzt werden, ist es in aller Regel möglich, die Abweichung
vom Einstellwert durch einen festen oder in Abhängigkeit von anderen Größen veränderlichen
Faktor zu erfassen.