[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Warnsystem zum Sichern einer an einer Fernverkehrsstraße
temporär eingerichteten Baustelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] Für temporär eingerichtete Baustellen an Fernverkehrsstraßen gelten die Richtlinien
für "Baustellen kürzerer Dauer". Danach wird die durch die Baustelle belegte Fahrspur
der mehrspurigen Fernverkehrsstraße für den ankommenden Verkehr durch ein Baufahrzeug
mit einer Absperrtafel abgesichert, die den ankommenden Verkehr zum Spurwechsel auffordert.
Aufgrund von Übermüdung oder mangelnder Aufmerksamkeit von Kraftfahrern kommt es trotz
wirkungsvoller optischer Warnsignale dennoch immer wieder zu Kollisionen mit dem die
Baustelle sichernden Baufahrzeug. Besonders gefährlich sind dabei naturgemäß auffahrende
Lastkraftwagen. Die Unfallstatistik belegt, dass auch im Baustellenbereich eingerichtete
Geschwindigkeitsbeschränkungen diese Gefahrensituation nicht ausreichend entschärfen
können. Ebenso haben auch alle Versuche, die Baustellensituation für den ankommenden
Verkehr optisch noch wirkungsvoller darzustellen, die Unfallgefahr zwar vermindert,
jedoch noch nicht in einem Maße herabgesetzt, das bereits als zufriedenstellend zu
bezeichnen wäre.
[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Warnsystem der eingangs genannten
Art eine weitere Ausführungsform zu schaffen, die die Möglichkeit bietet, die Gefahrensituation
an einer temporär eingerichteten Baustelle entscheidend zu entschärfen, dort ohne
weiteres in Betrieb zu nehmen ist und vor allem auch eine hohe Betriebssicherheit,
insbesondere im Hinblick auf schwere Unfälle bietet.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Warnsystem der eingangs genannten Art
durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschriebenen Merkmale gelöst.
[0005] Alle Sicherungen für temporär eingerichtete Straßenbaustellen beruhen bisher auf
passiven Lösungen. Dabei werden alle Anstrengungen darauf gerichtet, die Gefahrenstelle
durch optische Signale zu kennzeichnen und so die Aufmerksamkeit des auflaufenden
Verkehrs auf die besondere Verkehrssituation zu lenken. Die erfindungsgemäße Lösung
geht aber von der Überlegung aus, dass alle derartigen Maßnahmen wohl nicht verhindern
können, dass unaufmerksame oder auch übermüdete Kraftfahrer die Gefahrensituation
falsch einschätzen oder im schlimmsten Fall überhaupt nicht realisieren. Auffahrunfälle,
die die im Baustellenbereich Beschäftigten gefährden, sind deshalb nicht auszuschließen.
Die Erfindung löst sich daher von der Überlegung, alle Anstrengungen insbesondere
nur darauf zu richten, den ankommenden Verkehr zu warnen. Sie geht statt dessen den
Weg, zusätzlich diesen ankommenden Verkehr zu beobachten, dabei kritische Situationen
zu erfassen und dann die Beteiligten, d.h. insbesondere auch die im Baustellenbereich
Beschäftigten, möglichst rechtzeitig zu warnen. Selbst wenn eine Warnung nur kurzfristig
vor einem eintretenden Unfall gegeben werden kann, so sind dann dadurch gefährdete
Personen doch vorbereitet und können versuchen, sich in Sicherheit zu bringen.
[0006] Zu diesem Zweck werden einzelne Fahrzeuge, die sich auf einer durch die Baustelle
belegten Fahrspur dieser Baustelle nähern, detektiert. In kurzen Zeitintervallen werden
deren Abstand und Geschwindigkeit gemessen und daraus auch deren Beschleunigung bzw.
Verzögerung ermittelt. Diese Messgrößen werden fortlaufend ausgewertet, um in Form
eines Wertes der Auffahrwahrscheinlichkeit eine besonders kritische Situation mit
einiger Sicherheit vorausschauend zu beurteilen.
[0007] Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung der Erfindung, wonach die Auswertung
dieser Messgrößen in einer mehrstufigen Fuzzy-Entscheidungslogik erfolgt, die in einer
ersten Stufe zunächst den jeweiligen Messwerten für Geschwindigkeit, Abstand und Beschleunigung
des im überwachten Streckenabschnitt befindlichen Fahrzeuges Zugehörigkeiten zu Wertebereichen,
z.B. "gering", "mittel", "hoch" einer entsprechenden linguistischen Variablen "Geschwindigkeit",
"Abstand" bzw. "Beschleunigung" zuordnet. In dieser Fuzzy-Entscheidungslogik werden
in einer zweiten Stufe in Verknüpfung dieser Zugehörigkeiten mit Hilfe einer den Abstand
entsprechend interpretierenden Regelbasis Zugehörigkeiten für eine linguistische Ausgangsvariable
"Gefahr" ermittelt. In einer dritten Stufe der Entscheidungslogik werden die ermittelten
Zugehörigkeiten der linguistischen Ausgangsvariablen "Gefahr" in Anwendung einer Mittelungsfunktion
jeweils in scharfe Ausgangsgrößen für eine Auffahrwahrscheinlichkeit umgewandelt,
wobei bei einem bestimmten Wert für die Auffahrwahrscheinlichkeit die Warneinrichtung
ausgelöst wird.
[0008] Diese Weiterbildung der Erfindung nutzt in besonders vorteilhafter Weise die Möglichkeiten
der Fuzzy-Logik für den gegebenen Anwendungsfall. Deren Charakteristikum, mit Unschärferelationen
zu arbeiten, erlaubt einen Entscheidungsprozeß bezüglich eines möglicherweise erst
eintreffenden Ereignisses, basierend auf aktuellen Daten. Da die Möglichkeiten der
Fuzzy-Logik, ihre Eigenschaften und ihre zweckmäßige Anwendung auf in einem Einzelfall
vorliegende Kriterien auch in der Straßenverkehrstechnik bereits durchaus bekannt
sind sowie auch die technischen Realisierungsmöglichkeiten vorliegen, stehen ohne
weiteres die Mittel zur Verfügung, das erfindungsgemäße Warnsystem auch mit vertretbarem
technischen Aufwand zu verwirklichen.
[0009] Von weiterem Vorteil ist, dass die Fuzzy-Logik - im Gegensatz zu klassischen Entscheidungs-
und Regelverfahren, die auf der Auswertung absoluter Größen beruhen - als Ergebnis
des Entscheidungsprozesses Wahrscheinlichkeitswerte liefert, die die Basis dafür bilden
können, das Warnsystem mehrstufig auszubilden. Damit besteht zum Beispiel die Möglichkeit,
in einer ersten Stufe zunächst nochmals zu versuchen, die Aufmerksamkeit des unachtsamen,
die kritische Gefahrensituation wohl nicht richtig einschätzenden Kraftfahrers auf
sich zu lenken. Erst dann, wenn dieser Kraftfahrer immer noch nicht reagiert und damit
aller Wahrscheinlichkeit nach doch eine Kollision mit dem die Baustelle absperrenden
Fahrzeug unvermeidbar erscheint, wird in einer zweiten Stufe an die im Baustellenbereich
Beschäftigten selbst ein Warnsignal abgegeben.
[0010] Weiterhin ermöglichen die Eigenschaften der Fuzzy-Logik, das Warnsystem gemäß der
Erfindung mit relativ einfachen Mitteln auf die lokalen Umfeldbedingungen an einer
temporären Baustelle einzujustieren. Die Fuzzy-Logik ermöglicht, die Zugehörigkeitsfunktionen
der linguistischen Variablen "Abstand", "Geschwindigkeit" bzw. "Beschleunigung" jeweils
den geografischen und auch wetterbedingten Verhältnissen an einer Baustelle durch
einfaches Ändern von Parametern anzupassen. Das erfindungsgemäße Warnsystem ist daher
in einer durchaus flexiblen Weise so einzurichten, dass der Entscheidungsprozeß aufgrund
der gemessenen Daten immer auf die lokalen Verhältnisse bezogen abläuft und damit
zu optimierten Ergebnissen führt.
[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher
beschrieben. Dabei zeigt
- FIG 1
- schematisch eine Baustellensituation, bei der die linke Randspur einer Fernverkehrsstraße
durch eine Baustelle belegt ist, wobei von dem die Baustelle sichernden Baufahrzeug
aus auf der belegten Fahrspur näher kommende Fahrzeuge überwacht sowie deren sich
ändernder Abstand und Geschwindigkeit gemessen und anschließend ausgewertet wird,
- FIG 2
- ein Flussdiagramm einer Auswerteeinrichtung für diese Messdaten, die auf einer Fuzzy-Entscheidungslogik
beruht,
- FIG 3 - 5
- jeweils eine schematische Darstellung der Zugehörigkeitsfunktionen für linguistische
Variablen "Geschwindigkeit", "Abstand" bzw. "Beschleunigung" dieser Fuzzy-Entscheidungslogik
und
- FIG 6
- als Ergebnis des Entscheidungsprozesses in einem Diagramm die Zugehörigkeitsfunktion
für eine Ausgangsvariable "Auffahrwahrscheinlichkeit", ausgedrückt in prozentualen
Werten.
[0012] In Figur 1 ist schematisch eine Verkehrssituation dargestellt, die für temporäre
Baustellen, insbesondere an mehrspurigen Fernstraßen, typisch ist. In der Zeichnung
ist diese Baustelle durch auf der linken Fahrspur abgestellte Baufahrzeuge 1 bzw.
1' schematisch angedeutet. In Verkehrsrichtung gesehen, trägt das erste, vor die eigentliche
Baustelle gesetzte Baufahrzeug 1 an seiner Rückwand angeordnet eine weithin erkennbare
Sperrtafel 2, die den auflaufenden Verkehr zum Spurwechsel in die benachbarte Innenspur
auffordert. Insbesondere an kurzfristig und auch nur für eine kurze Zeit eingerichteten
Baustellen, sog. Tagesbaustellen, bildet dieses, die Baustelle nach hinten abschließende
Baufahrzeug 1 neben Warnbeleuchtungen an den Baustellenfahrzeugen die wesentlichste
Sicherungsmaßnahme für die im Baustellenbereich Beschäftigten.
[0013] Derartige Baustellen kürzerer Dauer, die im Interesse des Verkehrsflusses ohne aufwendige
Absicherungselemente zur Verkehrsführung eingerichtet werden, sind aber mit einem
nicht vernachlässigbaren Unfallrisiko verbunden. Unfälle, bei denen eine Kollision
eines auffahrenden Fahrzeuges mit dem die Baustelle nach hinten absichernden Baufahrzeug
1 eintritt, sind meist auf Übermüdung oder Unachtsamkeit der auffahrenden Kraftfahrer
zurückzuführen. Besonders schwerwiegende Folgen haben dabei durch Lastkraftwagen verursachte
Unfälle. Es stellt sich somit das Problem, ohne Verzicht auf die Flexibilität bei
der Einrichtung derartiger Baustellen kürzerer Dauer, weitere Sicherungsmaßnahmen
zu treffen, die das Unfallrisiko herabsetzen bzw. zumindest den im Baustellenbereich
Beschäftigten die Möglichkeit geben, sich selbst rechtzeitig vor einem Auffahrunfall
in Sicherheit zu bringen.
[0014] In Figur 1 ist schematisch ein Sicherungssystem als eine Möglichkeit für die Lösung
dieses Problems angedeutet. Es beinhaltet eine Detektoreinrichtung 3 mit beispielsweise
einem Laserdetektor als Sensor, die auf beziehungsweise an dem die Baustelle vor dem
auflaufenden Verkehr absperrenden Baufahrzeug 1 montiert ist. Wie in Figur 1 durch
ein schematisch in Richtung auf den auflaufenden Verkehr ausgestrahltes Strahlenbündel
4 angedeutet ist, werden die sich auf der abgesperrten Fahrspur der Baustelle nähernden
Fahrzeuge, beispielsweise ein Lastkraftwagen 5, detektiert. In kurzen Intervallen,
beispielsweise nach jeweils 100 ms, wird der Abstand d sowie die Geschwindigkeit v
des sich im Beispiel auf der gesperrten Fahrspur nähernden Lastkraftwagens 5 gemessen.
Aus den Messergebnissen aufeinanderfolgender Intervalle lässt sich zusätzlich die
Beschleunigung a bzw. Verzögerung des sich nähernden Fahrzeuges ermitteln.
[0015] Die Technologie für derartige Messungen ist in der Straßenverkehrstechnik aus der
Mehrzahl von Anwendungsfällen an sich durchaus bekannt. Allerdings sind im vorliegenden
Anwendungsfall durchaus spezifische Rahmenbedingungen zu berücksichtigen. Dazu gehört,
dass die Messgrößen, d.h. die Geschwindigkeit v und der Abstand d fehlerbehaftet sind.
Umso mehr gilt dies für eine errechnete Beschleunigung a, die auf einer Auswertung
aufeinanderfolgender Intervalle beruht. Sofern die Detektoreinrichtung 3 mit einem
Laserstrahl als Abtaststrahl arbeitet, sind ferner die Reflexionseigenschaften des
Laserstrahles zu berücksichtigen. Generell wird der Laserstrahl an den Fensterflächen
der Kraftfahrzeuge relativ schlecht reflektiert. Aber auch Farbflächen haben unterschiedliche
Reflexionseigenschaften, dabei sind helle Flächen für die Abtastung günstiger als
dunkle. Hinsichtlich dieser Reflexionseigenschaften zeigten praktische Versuche, dass
im allgemeinen Lastkraftwagen mit "ebener" Front mit einer geringeren Fehlerrate detektiert
werden als Personenkraftwagen. Wesentlich ist dabei, dass der Laserstrahl ein sich
näherndes Fahrzeug frontal und nicht seitlich trifft, Bewegungskomponenten quer zur
Detektionsrichtung werden nicht erfasst. Schließlich ist hinzuzufügen, dass die Detektoreinrichtung
statisch starr befestigt sein muss, damit nicht durch Fahrtwind oder andere Erschütterungen
fehlerhafte Messungen durchgeführt werden. Die genannten Rahmenbedingungen belegen,
dass es zweckmäßig ist, alle Messergebnisse im Hinblick auf ihre Plausibilität zu
überprüfen, um daraus keine falschen Aktionen abzuleiten.
[0016] Wenn man nun ein Sicherungssystem zur Warnung vor einer wahrscheinlichen Kollision
eines sich der Baustelle nähernden Fahrzeuges auf der Basis derartiger Abstands- und
Geschwindigkeitsmessungen aufbauen will, sind diese Messungen in einem ausreichend
großen Abstand von dem die Baustelle sichernden Baufahrzeug 1 vorzunehmen, der mehrere
100 m beträgt, beispielsweise in einem Bereich von 250 bis 300 m liegt. Ganz signifikant
für den hier vorliegenden Anwendungsfall derartiger Geschwindigkeits- bzw. Abstandsmessungen
sind für die daraus abzuleitende Aktion weitere Kriterien. So kann beispielsweise
aus der Tatsache, dass sich auf der gesperrten Fahrspur ein Fahrzeug der Baustelle
mit beträchtlicher Geschwindigkeit v nähert, noch nicht auf eine hohe Kollisionswahrscheinlichkeit
geschlossen werden. Dies gilt selbst dann nicht, wenn das betreffende Fahrzeug zudem
beschleunigt. In vielen Fällen liegt ein derartiges Fahrverhalten dann vor, wenn der
Kraftfahrer in Vorbereitung auf einen Spurwechsel noch einen Überholvorgang abschließt.
Anders liegt der Fall, wenn sich ein Fahrzeug auf der abgesperrten Fahrspur mit einer
an sich relativ niedrigen, nahezu gleichbleibenden Geschwindigkeit nähert. Diese Situation
erscheint auf den ersten Blick unkritisch, doch könnte diesem Fahrverhalten auch zugrundeliegen,
dass der jeweilige Kraftfahrer die vor ihm liegende Baustelle als Gefahrenbereich
noch nicht realisiert hat. Diese Beispiele mögen belegen, dass klassische, auf Absolutwerten
der gemessenen Größen beruhende Entscheidungsoder Regelverfahren durchaus nicht zu
einem betriebssicheren Entscheidungsergebnis führen müssen.
[0017] In Figur 2 ist schematisch in einem Flussdiagramm ein Bewertungs- und Entscheidungsablauf
dargestellt, der den verschiedenen Parametern der zu beurteilenden Verkehrssituation
besser angepasst ist als klassische, auf digitalen Aussagen beruhende Entscheidungs-
bzw. Regelverfahren. Dieses Diagramm zeigt als Eingabegrößen 7 die in vorbestimmten
Intervallen von beispielsweise 100 ms gemessenen Geschwindigkeits- und Abstandswerte
v bzw. d. In einem Rechenschritt 8 wird aus den Geschwindigkeitswerten v
i sowie v
i-1 für zwei aufeinanderfolgende Intervalle i-1 bzw. i die entsprechende Beschleunigung
a gemäß nachstehender Beziehung ermittelt:

[0019] Der anschließende Prozess 11 im Flussdiagramm von Figur 2 besagt nun schematisch,
dass eine eigentliche Verknüpfung der insoweit aufbereiteten Messergebnisse zu einem
Entscheidungskriterium mit Hilfe einer Fuzzy-Logik erfolgt. Im Gegensatz zu einem
klassischen Entscheidungs- oder Regelverfahren wertet die Fuzzy-Logik ihr zugeführte
quantifizierte Eingangsgrößen im Entscheidungsprozeß nicht unmittelbar als absolute
Werte aus. Vielmehr beruht die Fuzzy-Logik darauf, mit sogenannten linguistischen
Variablen einen Zustand nicht quantitativ, sondern qualitativ dadurch zu beschreiben,
dass man ihn bestimmten Zugehörigkeitsbereichen zuordnet. Durch eine Mehrzahl von
Anwendungsfällen von Fuzzy-Logik im Bereich der Straßenverkehrstechnik ist zu belegen,
dass dem Fachmann auf diesem Gebiet der Umgang damit Fuzzy-Logik durchaus vertraut
ist. Es ist deshalb hier nicht erforderlich, Fuzzy-Logik als solche im Detail zu erläutern.
[0020] Für das notwendige Verständnis genügt es darzulegen, wie die unterschiedlichen Messwerte
für Geschwindigkeit v, Abstand d bzw. Beschleunigung a eines sich der Baustelle nähernden
Fahrzeuges miteinander zu verknüpfen sind. Dabei wird auszuführen sein, dass den unterschiedlichen
Messgrößen unterschiedlich signifikante Aussagen zuzuordnen sind, die mit jeweils
individueller Gewichtung in eine Gesamtaussage eingehen. Als Ergebnis liefert die
Fuzzy-Logik in diesem Falle eine Wahrscheinlichkeitsaussage über das Vorliegen einer
Kollisionsgefahr, die von einem sich der Baustelle nähernden Fahrzeug ausgeht. Aufgrund
einer solchen Wahrscheinlichkeitsaussage ist es möglich, auch in ihrer Dringlichkeit
abgestufte Warnungen vorzusehen.
[0021] In einem ersten Schritt der Fuzzyfizierung werden alle Entscheidungsgrößen, hier
also bezüglich der Geschwindigkeit v, des Abstandes d bzw. der Beschleunigung a mit
Hilfe einer Zugehörigkeitsfunktion in wahrscheinliche Aussagen umgewandelt. Mit anderen
Worten ausgedrückt, werden einem "scharfen", d.h. absoluten Wert einer der genannten
Eingangsgrößen Zugehörigkeiten zu den Wertebereichen der entsprechenden linguistischen
Variablen zugeordnet.
[0022] Für die Geschwindigkeit v ist die Zugehörigkeitsfunktion für diesen Anwendungsfall
in Figur 3 dargestellt. Die Darstellungsweise ist für den mit der Fuzzy-Logik vertrauten
Fachmann im wesentlichen selbsterklärend, so dass es hier keiner ins einzelne gehenden
Erläuterung bedarf. Es werden drei Variablen "gering", "mittel" bzw. "hoch" für die
Geschwindigkeit v unterschieden. Danach ist eine ermittelte Geschwindigkeit des detektierten
Kraftfahrzeuges von beispielsweise 10 km/h mit großer Wahrscheinlichkeit als gering
einzustufen, dagegen stellt eine Geschwindigkeit v von 50 km/h ebenso wahrscheinlich
als geringe wie als eine mittlere Geschwindigkeit einzustufen. Diese Überschneidungen
bzw. Unschärfen in der Zuordnung einzelner Messwerte zu entsprechenden Variablen sind
typisch für das Systemkonzept der Fuzzy-Logik.
[0023] In ähnlicher Weise ist die linguistische Variable für den Abstand d und die Beschleunigung
a in den Figuren 4 bzw. 5 definiert.
[0024] Nach dieser Zuordnung der einzelnen Messwerte für die Geschwindigkeit v, den Abstand
d bzw. die Beschleunigung a werden in einem nächsten Schritt die so ermittelten Zugehörigkeiten
miteinander verknüpft und dabei Zugehörigkeiten für die linguistische Ausgangsvariable
"Gefahr" ermittelt. Im Anwendungsfall ist es zweckmäßig, die Zugehörigkeiten für eine
linguistische Ausgangsvariable "Gefahr" je nach dem Abstand d des ankommenden Fahrzeuges
in unterschiedlicher Weise zu interpretieren. Dies ist in den nachfolgenden Tabellen
für die entsprechenden Zugehörigkeiten der linguistischen Variablen "Abstand" festgelegt.
Tabelle 1
Auffahrwahrscheinlichkeit für d = sehr gering |
a / v |
gering |
mittel |
hoch |
gleichbleibend |
mittel |
sehr hoch |
sehr hoch |
beschleunigend |
gering |
mittel |
hoch |
Tabelle 2
Auffahrwahrscheinlichkeit für d = gering |
a / v |
gering |
mittel |
hoch |
gleichbleibend |
mittel |
sehr hoch |
sehr hoch |
beschleunigend |
gering |
mittel |
hoch |
Tabelle 3
Auffahrwahrscheinlichkeit für d = mittel |
a / v |
gering |
mittel |
hoch |
gleichbleibend |
mittel |
mittel |
hoch |
beschleunigend |
gering |
mittel |
hoch |
Tabelle 4
Auffahrwahrscheinlichkeit für d = hoch |
a / v |
gering |
mittel |
hoch |
gleichbleibend |
gering |
mittel |
hoch |
beschleunigend |
gering |
gering |
mittel |
[0025] In einem weiteren Schritt werden die sich aus der in den Tabellen 1 bis 4 dargestellten
Regelbasis ergebenden Zugehörigkeiten der Ausgangsvariablen "Gefahr" mit Hilfe einer
Mittelungsfunktion in eine scharfe Ausgangsgröße "Auffahrwahrscheinlichkeit" umgewandelt.
Das dabei eingesetzte, an sich bekannte Prinzip wird als Max-Min-Inferenz bezeichnet.
Dargestellt ist diese Umwandlung der Zugehörigkeiten der Ausgangsvariablen "Gefahr"
in die scharfe, in Prozenten ausgedrückte Ausgangsgröße "Auffahrwahrscheinlichkeit"
schematisch in Figur 6.
[0026] Die so ermittelte Auffahrwahrscheinlichkeit wird im Sinne der Fuzzy-Logik zwar als
ein scharfer Ausgangswert interpretiert, absolut betrachtet muss ein einzelner Wert
jedoch nicht immer richtig, d.h. fehlerfrei sein. Würde immer eine Warnung aufgrund
einer einzelnen so ermittelten hohen Auffahrwahrscheinlichkeit eines sich nähernden
Fahrzeuges ausgegeben, so könnte dies häufiger zu Fehlalarmen führen. Besonders kritisch
wäre es, wenn sich infolgedessen die Beschäftigten an der Baustelle an diese Fehlalarme
gewöhnten und darum eine einzelne Warnung unter Umständen nicht mehr einer tatsächlich
kritischen Situation zuordneten. Es scheint daher zweckmäßig, zumindest die Beschäftigten
im Baustellenbereich insbesondere mittels eines akustischen Warnsignals nicht bereits
aufgrund eines Einzelwertes aufmerksam zu machen.
[0027] Um einzelne, fehlerbehaftete Aussagen bezüglich der prozentualen Auffahrwahrscheinlichkeit
zu eliminieren bzw. zu kompensieren, wäre es möglich, Mittelwerte der letzten n Messungen
beziehungsweise der letzten n Ergebnisse zu bilden, wobei zum Beispiel n ≥ 3 gewählt
wird. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, eine Warnung erst dann auszugeben, wenn
ein festgelegter Schwellenwert bezüglich der prozentualen Auffahrwahrscheinlichkeit
in mindestens n aufeinanderfolgenden Intervallen überschritten ist. In beiden Fällen
ergäbe sich damit, systematisch bedingt, zwar ein Zeitverzug für die auszugebende
Warnung, im Hinblick auf die Betriebssicherheit des Warnsystems und damit dessen Akzeptanz
bei den Betroffenen wäre dies aber durchaus in Kauf zu nehmen.
[0028] Schließlich lässt die Aussage einer Auffahrwahrscheinlichkeit in prozentualen Werten
auch die Möglichkeit zu, unterschiedliche Warnstufen vorzusehen. So könnte beispielsweise
bei einer Auffahrwahrscheinlichkeit von 50% zunächst der Fahrer des Kraftfahrzeuges,
das sich der Baustelle in kritischer Weise nähert, optisch und/oder akustisch gewarnt
werden, während eine Warnung für den Baustellenbereich selbst erst dann ausgegeben
wird, wenn die Auffahrwahrscheinlichkeit einen kritischen Wert von 80% erreicht hat.
[0029] In Figur 2 sind die vorstehend beschriebenen Bewertungen der Ergebnisse für die Auffahrwahrscheinlichkeit
funktional schematisiert in dem Prüfschritt 12 dargestellt, an den sich der Alarm
13 anschließt, sofern kritische Werte für die Auffahrwahrscheinlichkeit, wie vorstehend
beschrieben, überschritten werden.
[0030] Bisher wurde nicht berücksichtigt, dass Witterungs- und Straßenverhältnisse einen
entscheidenden Einfluss darauf haben, ob die festgestellte Art und Weise der Annäherung
eines Kraftfahrzeuges an den Baustellenbereich tatsächlich als kritisch einzustufen
ist oder nicht. Wesentliche Umfeldbedingungen sind dabei Nässe oder Gefälle der Fahrbahn,
auch statische Geschwindigkeitsbeschränkungen an der Baustelle. Diese genannten Größen
beeinflussen die Fahrzeugdynamik und das mögliche Verhalten des Fahrers in entscheidender
Weise. Um eine entsprechende Betriebssicherheit des Warnsystems zu gewährleisten,
muss daher dem Betreiber die Möglichkeit gegeben werden, die jeweiligen Einsatzbedingungen
in das System eingeben zu können, so dass die Entscheidungslogik diese Umfeldbedingungen
entsprechend bei der Festlegung der Zugehörigkeitsfunktionen berücksichtigt. Um eine
betriebssichere Bedienung beziehungsweise Inbetriebnahme des Warnsystems zu erreichen,
ist es zweckmäßig, für die Umfeldbedingungen standardisierte Parametersätze vorzugeben,
die dem Betreiber eine möglichst einfache, dabei klare Auswahl ermöglichen. Ein Beispiel,
wie derartige Parametersätze festgelegt werden könnten, ist in der nachfolgenden Tabelle
5 wiedergegeben.
Tabelle 5
Betriebsparametersätze |
# |
Fahrbahn zustand |
Fahrbahnneigung |
zulässig km/h |
|
trocken |
nass |
Gefälle |
Ebene |
Steigung |
|
1 |
+ |
|
+ |
|
|
|
2 |
+ |
|
|
+ |
|
|
3 |
+ |
|
|
|
+ |
|
4 |
|
+ |
+ |
|
|
|
5 |
|
+ |
|
+ |
|
|
6 |
|
+ |
|
|
+ |
|
7 |
+ |
|
+ |
|
|
≤ 80 |
8 |
+ |
|
|
+ |
|
≤ 80 |
9 |
+ |
|
|
|
+ |
≤ 80 |
10 |
|
+ |
+ |
|
|
≤ 80 |
11 |
|
+ |
|
+ |
|
≤ 80 |
12 |
|
+ |
|
|
+ |
≤ 80 |
[0031] Die Tabelle beschreibt somit zwölf verschiedene Betriebssituationen, von denen der
Betreiber jeweils die zutreffende auswählt und mittels der entsprechenden Nummer des
Parameters in das Warnsystem eingibt. Die damit gegebenen Varianten sind wohl ausreichend,
um die Entscheidungslogik an die jeweils am Einsatzort vorliegende Situation, das
heißt die Zugehörigkeitsfunktionen der beschriebenen linguistischen Variablen "Geschwindigkeit",
"Abstand" bzw. "Beschleunigung" anzupassen.
[0032] In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Warnsystems ist ferner
ein Überwachungsgerät zum Aufnehmen von Bildern des vorbestimmten, vor der Absperrtafel
liegenden Streckenabschnitts vorgesehen, wobei die innerhalb eines Zeitraums aufgenommenen
Bilder zusammen mit den dazu zeitgleich aufgenommenen Messwerten der Detektoreinrichtung
ausgelöst durch ein vorgegebenes Ereignis abgespeichert werden. Hierdurch besteht
die Möglichkeit, das Personenwarnsystem zusätzlich noch für eine Unfallüberwachung
zu nutzen. Bei Ausbleiben des vorgegebenen Ereignisses werden die beispielsweise durch
eine Videokamera aufgenommenen Bilder sowie die durch die Detektoreinheit aufgenommenen
Messwerte für die Geschwindigkeit und den Abstand von der Absperrtafel eines sich
annähernden Fahrzeugs nach einer vorgegebenen Zeitdauer verworfen und durch aktuell
aufgenommene Daten ersetzt. Bei Eintreten des vorgegebenen Ereignisses, etwa einem
Unfall, der beispielsweise über den dadurch verursachten Lärm detektierbar ist, werden
die aufgenommenen Bilder und Messwerte eines bis zum Zeitpunkt des vorgegebenen Ereignisses
andauernden Zeitraums permanent abgespeichert. Damit könnte nach einem Unfall überprüft
werden, ob das Warnsystem einwandfrei funktioniert hat.
1. Warnsystem zum Sichern einer an einer Fernverkehrsstraße temporär eingerichteten Baustelle,
die mindestens eine Fahrspur der Fernverkehrsstraße belegt, wobei die Sperrung der
belegten Fahrspur für den auflaufenden Verkehr mittels einer Absperrtafel angezeigt
ist, wobei ferner eine der Absperrtafel räumlich zugeordnete optisch wirksame Detektoreinrichtung
mit einer Sende- und Empfangseinheit vorgesehen ist, die entgegen der Verkehrsrichtung
auf der belegten Fahrspur einen vorbestimmten, vor der Absperrtafel liegenden Streckenabschnitt
abtastet, Abstand (d) und Geschwindigkeit (v) eines darauf befindlichen Fahrzeuges
(5) in vorgegebenen Intervallen (△t) misst, wobei der Detektoreinrichtung eine Auswerteeinrichtung
zugeordnet ist, mittels der aus einer Änderung der gemessenen Geschwindigkeit in aufeinanderfolgenden
Intervallen eine Beschleunigung (a) des Fahrzeuges ermittelt wird und dass eine Warneinrichtung
vorgesehen ist, die durch einen kritischen Wert ausgelöst ein Alarmsignal abgibt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung weiterhin aus einer logischen Verknüpfung der Messwerte einen
Wahrscheinlichkeitswert dafür ermittelt, dass das sich nähernde Fahrzeug auf die Baustelle
auffahren wird, und dass das Alarmsignal der Warneinrichtung durch einen kritischen
Wert für die Auffahrwahrscheinlichkeit ausgelöst an den Baustellenbereich und/oder
das sich nähernde Fahrzeug abgegeben wird.
2. Warnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinrichtung eine mehrstufige Fuzzy-Entscheidungslogik enthalten ist,
die in einer ersten Stufe zunächst den jeweiligen Messwerten für Geschwindigkeit (v),
Abstand (d) und Beschleunigung (a) des im überwachten Streckenabschnitt befindlichen
Fahrzeuges (5) Zugehörigkeiten zu Wertebereichen, z. B. "gering", "mittel", "hoch"
einer entsprechenden linguistischen Variablen "Geschwindigkeit", "Abstand" bzw. "Beschleunigung"
zuordnet, die anschließend in einer zweiten Stufe in Verknüpfung dieser Zugehörigkeiten
mit Hilfe einer den Abstand (d) entsprechend interpretierenden Regelbasis Zugehörigkeiten
für eine linguistische Ausgangsvariable "Gefahr" ermittelt und die in einer dritten
Stufe die ermittelten Zugehörigkeiten der linguistischen Ausgangsvariablen "Gefahr"
in Anwendung einer Mittelungsfunktion jeweils in scharfe Ausgangsgrößen für eine Auffahrwahrscheinlichkeit
umgewandelt, wobei bei einem vorbestimmten Wert für die Auffahrwahrscheinlichkeit
die Warneinrichtung ausgelöst wird.
3. Warnsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelbasis bei sehr geringen oder geringen Abständen (d) sowie ohne Beschleunigung
(a) einerseits den Zugehörigkeiten "gering", "mittel" und "hoch" der linguistischen
Variablen "Geschwindigkeit" Wertebereiche "mittel", "sehr hoch" beziehungsweise ebenfalls
"sehr hoch" für die linguistische Ausgangsvariable "Gefahr" zugeordnet sind sowie
bei den gleichen Abstandsbereichen, aber Beschleunigung bei andererseits den genannten
Zugehörigkeiten der linguistischen Variablen "Geschwindigkeit" die Wertebereiche "gering",
"mittel" beziehungsweise "hoch" für die linguistische Ausgangsvariable "Gefahr" zugeordnet
sind.
4. Warnsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelbasis ferner bei mittleren Abständen (d) sowie ohne Beschleunigung (a)
einerseits den Zugehörigkeiten "gering", "mittel" und "hoch" der linguistischen Variablen
"Geschwindigkeit" die Wertebereiche "mittel", ebenfalls "mittel" beziehungsweise "hoch"
für die linguistische Ausgangsvariable "Gefahr" zugeordnet sind sowie bei dem gleichen
Abstandsbereich, jedoch bei Beschleunigung andererseits den genannten Zugehörigkeiten
der linguistischen Variablen "Geschwindigkeit" die Wertebereiche "gering", "mittel"
beziehungsweise "hoch" für die linguistische Ausgangsvariable "Gefahr" zugeordnet
sind.
5. Warnsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regelbasis weiterhin bei großen Abständen (d) sowie ohne Beschleunigung (a)
einerseits den Zugehörigkeiten "gering", "mittel" oder "hoch" der linguistischen Variablen
"Geschwindigkeit" die Wertebereiche "gering", "mittel" beziehungsweise "hoch" für
die linguistische Ausgangsvariable "Gefahr" zugeordnet sind sowie bei ebenfalls bei
großen Abstanden, aber Beschleunigung andererseits den genannten Zugehörigkeiten der
linguistischen Variablen "Geschwindigkeit" die Wertebereiche "gering", ebenfalls "gering"
beziehungsweise "mittel" für die linguistische Ausgangsvariable "Gefahr" zugeordnet
sind.
6. Warnsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu seinem Anpassen an lokale Betriebsbedingungen vorbestimmte Parametersätze für
ein Einstellen die Entscheidungslogik der Auswerteeinrichtung vorgesehen sind, durch
die insbesondere ein Fahrbahnzustand, eine Längsneigung der Fahrbahn und/oder eine
Geschwindigkeitsbegrenzung im Baustellenbereich definiert sind.
7. Warnsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine Plausibilitätsprüfung der Messwerte für den Abstand (d) und die Geschwindigkeit
(v) sowie der daraus ermittelten Werte für die Beschleunigung (a) vor ihrer weiteren
Verarbeitung.
8. Warnsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kompensieren einzelner Messfehler die plausibel erscheinenden Werte für den Abstand
(d), die Geschwindigkeit (v) beziehungsweise die Beschleunigung (a) durch Vergleichen
der entsprechenden Werte aufeinanderfolgender Intervalle geglättet werden.
9. Warnsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kompensieren von Bewertungsfehlern zum Fahrverhalten des sich auf der gesperrten
Fahrspur nähernden Fahrzeuges (5) die Ausgangsgrößen für die Auffahrwahrscheinlichkeit
über mehrere Zeitintervalle gemittelt werden.
10. Warnsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Warneinrichtung zum Kompensieren von Bewertungsfehlern zum Fahrverhalten des
sich auf der gesperrten Fahrspur nähernden Fahrzeuges (5) erst dann ausgelöst wird,
wenn die Ausgangsgrößen für die Auffahrwahrscheinlichkeit über mehrere Zeitintervalle
hinweg einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten haben.
11. Warnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Warneinrichtung mehrstufig ausgebildet ist, wobei jeder Warnstufe ein individueller
kritische Wahrscheinlichkeitswert für eine bevorstehende Kollision des sich auf der
gesperrten Fahrspur nähernden Fahrzeuges (5) im Baustellenbereich zugeordnet ist und
für die Warnstufen individuelle Warnsignale für das sich nähernde Fahrzeug und/oder
den im Baustellenbereich Beschäftigten vorgesehen sind.
12. Warnsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Überwachungsgerät zum Aufnehmen von Bildern des vorbestimmten, vor der
Absperrtafel liegenden Streckenabschnitts vorgesehen ist, wobei die innerhalb eines
Zeitraums aufgenommenen Bilder zusammen mit den dazu zeitgleich aufgenommenen Messwerten
der Detektoreinrichtung ausgelöst durch ein vorgegebenes Ereignis abgespeichert werden.