Wie funktionieren Kollisionsvermeidungssysteme?

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Das Autofahren ist viel komplexer, als wir normalerweise denken, wenn wir uns jeden Tag hinter das Steuer setzen. Aber wahrscheinlich haben Sie schon einmal einen Moment erlebt – ein Auto, das plötzlich vor Ihnen bremst, ein Tier, das auf die Straße springt, eine Ablenkung, die Ihre Aufmerksamkeit ablenkt -, in dem Sie sich plötzlich in der Gefahr eines Zusammenstoßes sahen. Wie reagieren Sie? Können Sie schnell genug reagieren? Sind manche Unfälle einfach unvermeidbar?

Die Wissenschaft der Risikominderung

Trotz bester Praktiken, Verkehrsgesetzen und zahlreicher Sicherheitskampagnen kommt es immer noch jeden Tag zu Zusammenstößen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass sich Ingenieure dafür entschieden haben, dieses Problem von einem automatisierten Standpunkt aus anzugehen. Im Jahr 2016 einigten sich die National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) und 20 große Automobilhersteller darauf, automatische Notbremsungen bis 2022 in allen Neufahrzeugen zur Standardausstattung zu machen. Diese Systeme können zwar nicht jeden Unfall verhindern, aber sie vermindern nachweislich das Risiko von Kollisionen erheblich.

Aufgrund der NHTSA-Vereinbarung hat heute jeder größere Automobilhersteller eine Version dieser Technologie auf dem Markt. Aber wie funktionieren diese Systeme, um Kollisionen zu verhindern? Das variiert von Lösung zu Lösung, aber hier sind einige allgemeine Prinzipien hinter der Technologie.

Alte Technologie mit neuem Trick

Seit den späten 1950er Jahren haben Ingenieure nach Möglichkeiten gesucht, Kollisionen mit Hilfe von Sensoren zu verhindern. Der Cadillac Cyclone, ein von Harley Earl entworfenes futuristisches Konzeptfahrzeug, verfügte unter anderem über ein Radarerkennungssystem zur Kollisionsvermeidung. Damals noch zu teuer für die Massenproduktion, sollten Radarsysteme auch in Zukunft eine wichtige Rolle in der Kollisionsvermeidungstechnologie spielen.

Im Jahr 1995 stellten die Hughes Research Laboratories und Delco Electronics ein radargestütztes System zur Vermeidung von Kollisionen vor. Die Radartechnologie hatte sich von den Nasenkegeln des Cyclone zu einer kleinen, speziell für Fahrzeuge entwickelten Antenne entwickelt. Das Radar hat sich weiterentwickelt und wird in vielen automatischen Kollisionsvermeidungssystemen eingesetzt.

Eine weitere Technologie wurde 1997 von Toyota in den Automobilbau eingeführt, die in Japan ein Fahrzeug mit adaptiver Geschwindigkeitsregelung unter Verwendung eines Laser-Erkennungssystems vorstellten. Auch diese Laser wurden weiterentwickelt und verbessert, so dass sie kurz vor Ablauf der NHSTA-Frist für den Markt zugänglicher werden.

Wie man den Fahrer warnt und unterstützt

Kollisionsvermeidungssysteme reagieren auf zwei verschiedene Arten auf Situationen. Die erste besteht darin, den Fahrer durch ein Licht, einen Ton oder beides auf die Gefahr aufmerksam zu machen. Fahrzeuge mit Front- und Heckkameras warnen auch optisch vor Hindernissen. Das Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) hat die Vorteile dieser Systeme aktiv untersucht.

Durch den Einsatz von Radar, Lasern und Kameras umfassen Kollisionswarnsysteme:

• Forward-collision Warning (FCW): Optische und/oder akustische Warnung, um den Fahrer auf die Gefahr einer Kollision hinzuweisen. Das IIHS hat bereits eine 27%ige Verringerung der Front-zu-Heck-Crashs durch diese Technologie festgestellt.

• Blindspot-Warnung (BSW): Optische und/oder akustische Benachrichtigung, dass sich ein Fahrzeug im toten Winkel des Fahrers auf einer benachbarten Fahrspur befindet; eine zusätzliche Warnung kann ertönen, wenn ein Blinker betätigt wird, wenn sich ein Fahrzeug im toten Winkel befindet. IIHS-Studien haben gezeigt, dass bei Fahrzeugen mit dieser Funktion die Zahl der Unfälle beim Spurwechsel um 14 % und die Zahl der Unfälle mit Verletzten beim Spurwechsel um 23 % zurückgeht.

• Querverkehrswarnung: Ein optisches, akustisches oder haptisches Warnsignal, wenn sich ein Objekt derzeit außerhalb der Kamerareichweite befindet, sich aber auf diese zu bewegen scheint. Studien zeigen eine 22-prozentige Verringerung von Rückwärtsunfällen.

• Spurverlassenswarnung (LDW): Eine optische, akustische oder haptische Warnung, dass ein Fahrer die Fahrbahnmarkierungen überquert. Diese Technologie hat zu einem Rückgang der Seiten- und Frontalzusammenstöße um 11 % geführt, wobei die Zahl der Verletzten bei diesen Arten von Zusammenstößen um 21 % gesunken ist.

Zusätzlich zu Warnungen und Warnhinweisen unterstützen einige Kollisionsvermeidungssysteme den Fahrer bei der Minderung drohender Gefahren. Diese Systeme setzen den Fahrer außer Kraft, indem sie das Gaspedal des Fahrzeugs verändern oder die Bremsen betätigen. Die Hilfsmittel für diese Systeme ähneln den Warnungen, einschließlich Radar, Laser und Kameras, doch die Reaktion des Fahrzeugs ist proaktiver. Zu den Funktionen zur Kollisionsvermeidung, die den Fahrer aktiv unterstützen, gehören:

• Adaptiver Tempomat: Diese eher präventiven als reaktiven Systeme nutzen Radar oder Laser, um die Geschwindigkeit des Tempomats über die Drosselklappe so anzupassen, dass ein angemessener Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug eingehalten wird.

• Automatische Notbremsung (AEB): Basierend auf der Rückmeldung von Sensoren werden automatisch Bremsen eingeleitet, um eine Kollision zu verhindern oder die Kollisionsgeschwindigkeit zu minimieren

• Automatische Notbremsung hinten: Die Bremsen werden automatisch eingeleitet, um zu verhindern, dass das Fahrzeug mit Hilfe eines Querverkehrsüberwachungssystems oder Sensoren wie Radar oder Laser rückwärts in ein Objekt fährt.

• Elektronische Stabilitätskontrolle (ESC): Als Erweiterung der Antiblockiersystem-Technologie betätigt ESC automatisch die Bremsen, um das Auto bei einem Traktionsverlust entsprechend zu lenken. Ein Bordcomputer überwacht verschiedene Sensoren, um festzustellen, welche Räder zu bremsen und welche zu beschleunigen sind.

• Parkassistent: Rückmeldungen von Kameras und Sensoren ermöglichen es dem Fahrzeug, sich selbst in eine Parklücke zu steuern, während der Fahrer die Geschwindigkeit kontrolliert.

Kombinierte Technologie für die Sicherheit

Die anspruchsvollsten Entwicklungen im Bereich der Kollisionsvermeidung werden durch die Kombination von Informationen aus mehreren Sensoren und Systemen erreicht. In dem Maße, wie diese Systeme fortschrittlicher werden und sich gegenseitig ergänzen, werden wir beginnen, die hochgesteckten Ziele der Automobilhersteller für mehr Sicherheit und schließlich selbstfahrende Fahrzeuge zu verwirklichen.