EP1148460A2 - Warning system for protection of a temporary road construction site - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a warning system for securing a Construction site temporarily set up on a trunk road according to the preamble of claim 1.
- the invention is therefore based on the object for a warning system a further embodiment of the type mentioned to create that provides the opportunity to face the dangerous situation crucial at a temporary construction site to defuse, to put into operation there without further notice is and above all high operational reliability, in particular with regard to serious accidents.
- a further development of the invention is particularly advantageous, after which the evaluation of these measurands in a multi-stage Fuzzy decision logic takes place in a first stage first the respective measured values for speed, distance and acceleration of the in the monitored route section located vehicle belonging to value ranges, e.g. "low”, “medium”, “high” of a corresponding linguistic Variables "speed", “distance” or “acceleration” assigns.
- fuzzy decision logic are linked in a second stage to these affiliations with the help of an interpreting the distance accordingly Rule base affiliations for a linguistic Output variable "Danger” determined.
- the determined affiliations become the decision logic the linguistic output variable "danger” in use an averaging function in sharp output quantities converted for a collision probability, with a certain value for the probability of collision Warning device is triggered.
- fuzzy logic - in contrast on classic decision-making and control procedures based on the Evaluation of absolute quantities are based - as a result of the decision-making process
- fuzzy logic enable that Warning system according to the invention with relatively simple means the local environmental conditions at a temporary construction site to adjust.
- the fuzzy logic enables the membership functions the linguistic variable "distance”, “Speed” or “Acceleration” each the geographical and also weather-related conditions at a construction site by simply changing parameters.
- the warning system according to the invention is therefore in a very flexible Way to set up the decision making process based on the measured data always on the local conditions runs related and thus to optimized results leads.
- FIG. 1 A traffic situation is shown schematically in FIG. 1, for temporary construction sites, especially on multi-lane Trunk roads, is typical. This is in the drawing Construction site due to construction vehicles parked in the left lane 1 or 1 'indicated schematically. In the direction of traffic seen, carries the first, placed in front of the actual construction site Construction vehicle 1 arranged on its rear wall a widely recognizable barrier board 2, which the incoming traffic to Prompt lane change to the adjacent inner lane. In particular on short-term and also only for a short time Construction sites, so-called day construction sites, form this construction site 1 to the rear of the construction site Warning lights on the construction site vehicles the most essential Security measure for those working in the construction site area.
- a security system is schematically shown in FIG. 1 as one possibility indicated for solving this problem. It contains a detector device 3 with, for example, a Laser detector as a sensor on or on which the Construction site in front of the construction vehicle blocking traffic 1 is mounted. As shown in Figure 1 by a schematically in Direction of the beam of rays emitted on the incoming traffic 4 is indicated, the ones on the cordoned off Road lane approaching vehicles, for example a truck 5 is detected. At short intervals, for example after every 100 ms, the distance d as well as the speed v des in the example the locked lane approaching truck 5 measured. From the measurement results of successive intervals acceleration a or deceleration of the determine approaching vehicle.
- a detector device 3 with, for example, a Laser detector as a sensor on or on which the Construction site in front of the construction vehicle blocking traffic 1 is mounted.
- a schematically in Direction of the beam of rays emitted on the incoming traffic 4 is indicated, the ones on the cordoned off Road lane approaching vehicles, for
- FIG. 2 a flowchart schematically shows an evaluation and decision process that is better adapted to the different parameters of the traffic situation to be assessed than classic decision or control methods based on digital statements.
- This diagram shows, as input variables 7, the speed and distance values v and d measured at predetermined intervals of, for example, 100 ms.
- the corresponding acceleration a is determined from the speed values v i and v i-1 for two successive intervals i-1 and i according to the following relationship:
- a control step 9 the measurement results determined in this way for the current speed v, the instantaneous distance d or the current acceleration a of the approaching vehicle are compared with the corresponding measurement values of the measurement series already present at the previous time intervals in order to determine them Check plausibility. In many cases, it should be advisable to smooth measured values that appear to be plausible if they are too noisy. Noise components can be attributed, among other things, to the different reflection properties of the scanning laser beam, which have been explained above. This smoothing is carried out in a computing process 10. The smoothed values for the speed v, the acceleration a and the distance d of an individual vehicle that compensate for the noise component are determined, for example, on the basis of the following relationships:
- the subsequent process 11 in the flowchart in FIG. 2 states now schematically that an actual linkage of the to this extent prepared measurement results for a decision criterion using fuzzy logic.
- fuzzy logic supplied quantified input variables not as absolute in the decision-making process Values. Rather, the fuzzy logic is based on so-called linguistic variables a state not quantitative, but to describe qualitatively by: assigns him to certain areas of affiliation.
- the linguistic variable is for distance d and the acceleration a defined in Figures 4 and 5 respectively.
- the affiliations determined in this way are linked to one another in a next step and affiliations for the linguistic output variable "danger" are determined.
- the probability of ascent is determined in the sense of Fuzzy logic interpreted as a sharp output value, in absolute terms, however, a single value does not always have to be correct, i.e. be flawless.
- a warning based on a single high probability of collision determined in this way of an approaching vehicle, so this could lead to false alarms more often.
- Particularly critical it would be if, as a result, the employees construction site accustomed to these false alarms and therefore one individual warning may no longer actually be one assign critical situation. It therefore seems appropriate at least the employees in the construction site area in particular not already due to an acoustic warning signal to draw attention to an individual value.
- FIG. 2 shows the evaluations of the Functionally schematized results for the probability of collision shown in test step 12, to which the Alarm 13 follows if critical values for the probability of collision as described above become.
- the table thus describes twelve different operating situations, from which the operator selects the appropriate one and using the corresponding number of the parameter in enters the warning system.
- the variants given are sufficient to match the decision logic to the respective on The situation at hand, that is, the membership functions the described linguistic variables Adapt "speed", "distance” or "acceleration".
- Warning system is also a monitoring device for recording of images of the predetermined one located in front of the barrier Route section provided, the within a Periodic images along with the images taken at the same time measured values of the detector device triggered be saved by a given event.
- This makes it possible to add the personal warning system still used for accident monitoring.
- the specified event for example pictures taken by a video camera as well as the measured values for the speed recorded by the detector unit and the distance from the wall panel one yourself approaching vehicle discarded after a predetermined period of time and replaced by currently recorded data.
- the detectable for example, by the noise caused thereby the recorded images and measured values become one lasting until the time of the specified event Saved permanently. So that could be after a Accident are checked whether the warning system works properly Has.
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Warnsystem zum Sichern einer
an einer Fernverkehrsstraße temporär eingerichteten Baustelle
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a warning system for securing a
Construction site temporarily set up on a trunk road
according to the preamble of
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.For temporary construction sites on long-distance roads the guidelines for "construction sites of shorter duration" apply. After that the lane occupied by the construction site becomes the multi-lane Long-distance road for incoming traffic through a construction vehicle secured with a barrier panel that the incoming traffic to change lanes. Owing to Fatigue or lack of attention from drivers despite the effective visual warning signals always collisions with the one securing the construction site Construction vehicle. Ascending are naturally particularly dangerous Trucks. The accident statistics show that Speed limits also set in the construction site area do not sufficiently mitigate this dangerous situation can. Likewise, all attempts have the construction site situation optically still for the incoming traffic to present it more effectively, while reducing the risk of accidents, however not yet degraded to an extent that already would be described as satisfactory.
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. The invention is therefore based on the object for a warning system a further embodiment of the type mentioned to create that provides the opportunity to face the dangerous situation crucial at a temporary construction site to defuse, to put into operation there without further notice is and above all high operational reliability, in particular with regard to serious accidents.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Warnsystem der
eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruches
1 beschriebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention in a warning system
type mentioned in the characterizing part of the
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.All fuses for temporary road construction sites have so far been based on passive solutions. In doing so, all efforts aimed at the danger point through optical To mark signals and thus attract the attention of the approaching traffic towards the special traffic situation to steer. The solution according to the invention is based on the consideration assumes that all such measures probably do not prevent can that inattentive or even tired motorists misjudge the dangerous situation or in not realize worst case scenario at all. Rear-end collisions, that endanger those working in the construction site area therefore not to be excluded. The invention therefore solves itself from consideration, all efforts in particular only on it to warn the incoming traffic. she goes instead the way, in addition this incoming traffic to observe, to grasp critical situations and then the participants, i.e. especially those in the construction site area Warn employees as soon as possible. Even if a warning is only briefly before an occurring Accident can be given, are then at risk People are prepared and can try to get in Bring security.
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. For this purpose, individual vehicles that are on a Approach the lane occupied by the construction site to this construction site, detected. Their intervals are shown in short time intervals and speed measured and from it their acceleration or delay determined. These measures are continuously evaluated in the form of a value of Collision probability is a particularly critical situation can be assessed with some certainty with foresight.
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.A further development of the invention is particularly advantageous, after which the evaluation of these measurands in a multi-stage Fuzzy decision logic takes place in a first stage first the respective measured values for speed, distance and acceleration of the in the monitored route section located vehicle belonging to value ranges, e.g. "low", "medium", "high" of a corresponding linguistic Variables "speed", "distance" or "acceleration" assigns. In this fuzzy decision logic are linked in a second stage to these affiliations with the help of an interpreting the distance accordingly Rule base affiliations for a linguistic Output variable "Danger" determined. In a third stage The determined affiliations become the decision logic the linguistic output variable "danger" in use an averaging function in sharp output quantities converted for a collision probability, with a certain value for the probability of collision Warning device is triggered.
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.This development of the invention uses in a particularly advantageous manner Way the possibilities of fuzzy logic for the given Use case. Their characteristic, with uncertainty relations working allows a decision-making process regarding of an event that may occur based on current data. Because the possibilities of Fuzzy logic, its properties and its practical application on criteria available in an individual case also in the road traffic technology are already well known as well the technical implementation options are also available, the means according to the invention are readily available Warning system also with justifiable technical Realizing effort.
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.Another advantage is that the fuzzy logic - in contrast on classic decision-making and control procedures based on the Evaluation of absolute quantities are based - as a result of the decision-making process Provides probability values that the Can form the basis for training the warning system in several stages. This gives you the option, for example, of a first stage first try again to get attention of the careless, the critical dangerous situation not attracting the driver's correct judgment. Only when this driver is still not responding and in all likelihood a collision with which the vehicle blocking the construction site appears inevitable is in a second stage to those in the construction site area Employees themselves issued a warning signal.
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.Furthermore, the properties of fuzzy logic enable that Warning system according to the invention with relatively simple means the local environmental conditions at a temporary construction site to adjust. The fuzzy logic enables the membership functions the linguistic variable "distance", "Speed" or "Acceleration" each the geographical and also weather-related conditions at a construction site by simply changing parameters. The warning system according to the invention is therefore in a very flexible Way to set up the decision making process based on the measured data always on the local conditions runs related and thus to optimized results leads.
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.
- FIG. 1
- schematically a construction site situation in which the left-hand lane of a trunk road is occupied by a construction site, vehicles approaching the construction site securing the construction site monitoring vehicles approaching from the occupied lane and their changing distance and speed being measured and then evaluated,
- FIG 2
- 1 shows a flowchart of an evaluation device for this measurement data, which is based on a fuzzy decision logic,
- FIG 3-5
- each a schematic representation of the membership functions for linguistic variables "speed", "distance" or "acceleration" of this fuzzy decision logic and
- FIG 6
- as a result of the decision-making process in a diagram, the membership function for an output variable "collision probability", expressed in percentage values.
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.A traffic situation is shown schematically in FIG. 1,
for temporary construction sites, especially on multi-lane
Trunk roads, is typical. This is in the drawing
Construction site due to construction vehicles parked in the
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.Such construction sites of shorter duration, which are in the interest of the
Traffic flow without complex security elements for traffic management
are set up, but are not with one
negligible risk of accident. Accidents in which
a collision of an ascending vehicle with the construction
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.A security system is schematically shown in FIG. 1 as one possibility
indicated for solving this problem. It contains
a
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.The technology for such measurements is in road traffic engineering
from the majority of use cases per se
well known. However, in the present application
to take into account specific framework conditions.
This includes that the measured variables, i.e. the speed
v and the distance d are faulty. All the more applies
this for a calculated acceleration a based on an evaluation
successive intervals. If the
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.If you now have a security system to warn of a likely
Collision of an approaching construction site
Vehicle based on such distance and speed measurements
want to build, these measurements are in one
a sufficiently large distance from that securing the construction site
To carry out
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 vi sowie vi-1 für zwei aufeinanderfolgende
Intervalle i-1 bzw. i die entsprechende Beschleunigung
a gemäß nachstehender Beziehung ermittelt:
In FIG. 2, a flowchart schematically shows an evaluation and decision process that is better adapted to the different parameters of the traffic situation to be assessed than classic decision or control methods based on digital statements. This diagram shows, as
Im nächsten Schritt, einem Kontrollschritt 9 werden die so
bestimmten Messergebnisse für die aktuelle Geschwindigkeit v,
den momentanen Abstand d bzw. die aktuelle Beschleunigung a
des sich nähernden Fahrzeuges mit den entsprechenden Messwerten
der bereits vorliegenden Messreihe zu den zurückliegenden
Zeitintervallen verglichen, um sie auf ihre Plausibilität hin
zu überprüfen. In vielen Fällen dürfte es zweckmäßig sein,
auch für sich betrachtet durchaus plausibel erscheinende
Messwerte zu glätten, wenn diese zu sehr verrauscht sind.
Rauschanteile können unter anderem auf die unterschiedlichen
Reflexionseigenschaften des abtastenden Laserstrahles zurückzuführen
sein, die vorstehend dargelegt wurden. Diese Glättung
wird in einem Rechenprozess 10 ausgeführt. Dabei werden
die den Rauschanteil kompensierenden, geglätteten Werte für
die Geschwindigkeit v, die Beschleunigung a bzw. den Abstand
d eines einzelnen Fahrzeuges werden beispielsweise aufgrund
der folgenden Beziehungen ermittelt:
In the next step, a
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.The
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.For the necessary understanding it is sufficient to show how the different measured values for speed v, distance d or acceleration a of an approaching construction site Vehicle to be linked together. It will execute be that the different metrics are different Significant statements can be assigned, each with individual weighting in an overall statement. As a result, the fuzzy logic provides one in this case Probability statement about the existence of a collision risk, from a vehicle approaching the construction site going out. Because of such a probability statement it is possible to also graded in urgency To provide warnings.
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.In a first step of fuzzification, all decision variables, so here with regard to the speed v, the distance d or the acceleration a using a membership function converted into probable statements. In other words, a "sharp" i.e. absolute value of one of the input variables mentioned to the value ranges of the corresponding linguistic Assigned variables.
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.The membership function for the velocity v is this application is shown in Figure 3. The way of representation is for the expert familiar with fuzzy logic essentially self-explanatory, so there's no one here detailed explanation is required. There are three variables "low", "medium" or "high" for the speed v distinguished. After that is a determined speed of the detected motor vehicle, for example 10 km / h with high probability to be classified as low, on the other hand, a speed v of 50 km / h also represents probably as low as medium speed to classify. This overlap or blurring in the assignment of individual measured values to corresponding variables are typical of the system concept of fuzzy logic.
In ähnlicher Weise ist die linguistische Variable für den Abstand d und die Beschleunigung a in den Figuren 4 bzw. 5 definiert.Similarly, the linguistic variable is for distance d and the acceleration a defined in Figures 4 and 5 respectively.
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.
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.The next step will be the ones in the tables 1 to 4 depicted rule base resulting affiliations the output variable "danger" with the help of an averaging function into a sharp output variable "collision probability" converted. The used in itself known principle is called max-min inference. Shown is this conversion of the affiliations of the output variables "Danger" in the sharp, expressed as a percentage Output variable "probability of collision" schematically in FIG 6.
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.The probability of ascent is determined in the sense of Fuzzy logic interpreted as a sharp output value, in absolute terms, however, a single value does not always have to be correct, i.e. be flawless. Would always be a warning based on a single high probability of collision determined in this way of an approaching vehicle, so this could lead to false alarms more often. Particularly critical it would be if, as a result, the employees construction site accustomed to these false alarms and therefore one individual warning may no longer actually be one assign critical situation. It therefore seems appropriate at least the employees in the construction site area in particular not already due to an acoustic warning signal to draw attention to an individual value.
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.To individual, incorrect statements regarding the percentage To eliminate or compensate for the probability of collision, it would be possible to average the last n measurements or to form the last n results, with the Example n ≥ 3 is selected. Another option would be in issuing a warning only when a specified one Threshold value with regard to the percentage probability of collision at least n consecutive intervals is exceeded. In both cases, systematic, a time delay for the output Warning, with regard to the operational safety of the warning system and thus its acceptance by those affected but to accept this.
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.Finally, the statement of a collision probability leaves in percentages also the possibility of different To provide warning levels. For example, with one The driver of the Motor vehicle that is critical to the construction site approaches, be warned visually and / or acoustically while only then will a warning be issued for the construction site area becomes when the probability of collision is critical Has reached a value of 80%.
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.FIG. 2 shows the evaluations of the
Functionally schematized results for the probability of collision
shown in
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.
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.The table thus describes twelve different operating situations, from which the operator selects the appropriate one and using the corresponding number of the parameter in enters the warning system. The variants given are sufficient to match the decision logic to the respective on The situation at hand, that is, the membership functions the described linguistic variables Adapt "speed", "distance" or "acceleration".
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.In an advantageous embodiment of the invention Warning system is also a monitoring device for recording of images of the predetermined one located in front of the barrier Route section provided, the within a Periodic images along with the images taken at the same time measured values of the detector device triggered be saved by a given event. This makes it possible to add the personal warning system still used for accident monitoring. In the absence of the specified event, for example pictures taken by a video camera as well as the measured values for the speed recorded by the detector unit and the distance from the wall panel one yourself approaching vehicle discarded after a predetermined period of time and replaced by currently recorded data. When entering the specified event, such as an accident, the detectable, for example, by the noise caused thereby the recorded images and measured values become one lasting until the time of the specified event Saved permanently. So that could be after a Accident are checked whether the warning system works properly Has.
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