Fahrerassistenzsysteme – Technologie, die Leben rettet

Mehr als 45 Millionen Pkw sind laut Kraftfahrt-Bundesamt in Deutschland unterwegs. Auf jeden der rund 40 Millionen deutschen Haushalte kommen damit statistisch gesehen etwa 1,1 Pkw. Damit hat sich die Zahl der Autos seit den 60er Jahren vervielfacht. Auch die Zahl der gefahrenen Kilometer pro Gefährt ist seit 1950 von rund 1.000 im Jahr auf heute etwa 12.000 angestiegen. Ähnlich sieht es in anderen Industrienationen aus. In Schwellenländern dürften die Wachstumsraten um einiges höher sein.

Die Komplexität des Individualverkehrs nimmt weltweit zu und damit auch der Bedarf an Sicherheit im Straßenverkehr. Industrie, Verbände und Politik haben sich daher zu einer weltweiten Allianz zusammengeschlossen, um die Zahl der Unfälle im Straßenverkehr weiter zu senken. „Die Zahl der Verkehrstoten liegt weltweit pro Jahr mit mehr als 1,2 Millionen Menschen immer noch auf einem erschreckend hohen und absolut nicht zu akzeptierenden Niveau. Dies möchten wir mit vereinten Kräften ändern“, sagt Frank Jourdan, Mitglied im Vorstand der Continental AG und Leiter der Division Chassis & Safety.

Jede Menge Systeme – und die besten Reifen

Als einer der weltweit führenden Automobilzulieferer stellt Continental eine ganze Reihe von Produkten bereit, die das Autofahren sicherer machen und entwickelt diese stetig weiter. Dazu gehören zahlreiche Fahrerassistenzsysteme (siehe Kästen ab Seite 8). Nicht zuletzt sind es natürlich die Reifen, die den Effekt vieler dieser Systeme auf die Straße übertragen. „Die Reifen sind der einzige Kontakt zur Straße. In kritischen Situationen entscheidet vor allem das Technologie-Niveau der Reifen darüber, ob ein Fahrzeug noch rechtzeitig zum Stehen kommt und bei Kurvenfahrten in der Spur bleibt“, sagt Nikolai Setzer, Leiter der Division Reifen bei Continental. „Wir werden unsere Premium-Reifen mit ihren technologischen Eigenschaften am langfristigen Ziel der Vision Zero orientieren.“ Dabei geht es nicht nur um Gummimischungen und Profildesigns, sondern auch um neue Sensoren im Reifen. So werden derzeit Reifendruckkontrollsysteme (RDKS) eingeführt, die direkt im Ventil den Reifendruck messen und die Werte an ein Display im Armaturenbrett leiten. Ist der Reifendruck nicht korrekt, erscheint ein Warnhinweis.

Ein Tempomat, der mitdenkt

Millionen von Autofahrern auf der ganzen Welt genießen das Fahren mit dem Tempomat (Cruise Control, CC), ohne sich ständig darauf konzentrieren zu müssen, die Reisegeschwindigkeit zu halten. Neue intelligente Tempomaten wie das Adaptive Cruise Control (ACC) wurden so weiterentwickelt, dass nicht nur die Geschwindigkeit kontrolliert wird, sondern auch der Abstand zu anderen Verkehrsteilnehmern. Ein ACC registriert den vorausfahrenden Verkehrsfluss selbst wenn es nur noch Stop-and-go voran geht. Das vermeidet Auffahrunfälle im Stau. Auch auf den täglichen Strecken zur Arbeit oder zum Einkaufen erhöht ein ACC die Sicherheit, da das System alarmiert, wenn der Sicherheitsabstand zu anderen Verkehrsteilnehmern knapp wird.

Manche Fahrerassistenzsysteme wie der Tempomat dienen auf den ersten Blick vor allem der Bequemlichkeit. Wenn aber eine der häufigsten Unfallursachen menschliches Versagen aufgrund von Konzentrationsschwäche und Übermüdung ist, sorgt Komfort für eine entspannte und ruhige Fahrweise und damit für weniger Unfälle. Zu dieser Kategorie gehören auch Servolenkung oder Bremskraftunterstützung.

Das Auto bremst schneller als der Mensch

Ein Großteil der Auffahrunfälle findet statt, weil der Fahrer nicht rechtzeitig reagiert. Die durchschnittliche Reaktionszeit des Menschen beträgt 0,2 bis 0,3 Sekunden – erst dann tritt er auf das Bremspedal. Bevor die Bremsen ihre Kraft entfalten, können nochmal 0,8 Sekunden vergehen. Bei einer Geschwindigkeit von 130 Stundenkilometern hat ein Auto dann schon etwa 40 Meter zurückgelegt. Der Emergency Brake Assist (EBA) kommt hier dem Menschen zuvor: Der vorausschauende Notbremsassistent setzt ein, sobald sich das Fahrzeug einem Vorausfahrenden gefährlich nähert und der Fahrer nicht reagiert. Der Notbremsassistent ist in unterschiedlichen Ausprägungen verfügbar. Die meisten Auffahrunfälle ereignen sich in der Stadt. Hier kann der Notbremsassistent-City Unfälle bis zu einem Geschwindigkeitsunterschied von 25 Stundenkilometern verhindern. Die Variante Inter-Urban ist auch bei höheren Geschwindigkeiten wirksam. Der dabei genutzte Short Range LIDAR-Sensor etabliert sich auf Grund seines günstigen Kosten-Nutzen-Verhältnisses bereits im Kleinwagensegment als ein weiteres aktives Sicherheitselement neben ABS und ESC.

Sicher durch die Nacht

Bei Nachtfahren über die Landstraße – das kennt wohl jeder Autofahrer – wird man von entgegenkommenden Fahrzeugen oft geblendet. Vor allem wenn beim Entgegenkommenden die Scheinwerfer nicht richtig eingestellt sind oder nicht rechtzeitig von Fern- auf Abblendlicht gewechselt wird, fährt man für einige Momente blind durch die Nacht. Mit dem Intelligent Headlamp Control System (IHC) gehört man zumindest nicht zu den Blendern: Der Fernlichtassistent nimmt dem Fahrer zuverlässig das ständige Wechseln von Abblend- und Fernlicht ab. Dabei erkennt er nicht nur entgegenkommende, sondern auch vorausfahrende Fahrzeuge und vermeidet so auch die Blendung von hinten über den Rückspiegel.

Nach Einbruch der Dunkelheit ist das Unfallrisiko ohnehin doppelt so hoch wie tagsüber. Müdigkeit spielt dann bei jedem vierten Unfall eine Rolle. Auf der Heimfahrt aus dem Urlaub oder nach einem stressigen Arbeitstag kann der gefürchtete Sekundenschlaf zuschlagen. Der Fahrer nickt nur kurz ein, was allerdings fatale Folgen haben kann. Wenn das Fahrzeug beispielsweise droht, von der Fahrbahn abzukommen, kann es zum Zusammenprall mit Bäumen kommen. Gerät der Wagen gar in den Gegenverkehr, sind schlimmste Frontalzusammenstöße zu befürchten, bei denen man nicht nur selbst, sondern auch andere schwer verletzt werden können.

Hier hat das Lane Departure Warning System (LDW) erhebliches Potential, solche Unfälle zu vermeiden. Dabei erfassen Kameras die Seitenlinien und den Mittelstreifen der Fahrbahn und registrieren so, ob sich das Fahrzeug mittig in der Spur befindet. Droht das Fahrzeug die Fahrbahn zu verlassen, warnt das System mit einem akustischen oder haptischen Alarm.

Laut einer vom Bundesministerium für Bildung und Forschung durchgeführten Studie können mit Spurassistenten mehr als die Hälfte solcher Unfälle vermieden werden.

Sicher in der Spur

Das LDW kann durch das Lane Keeping System (LKS) erweitert werden. Dann reagiert das Fahrzeug zusätzlich mit einem sanften Eingriff in die Lenkung, bevor es aus der Spur gerät. Das reduziert die Reaktionszeit zusätzlich, denn bei 100 Stundenkilometern auf der Landstraße zählt jede Zehntelsekunde.

Noch einen Schritt weiter geht die Road Departure Protection (RDP) und kombiniert verschiedene Technologien. Das System nutzt nicht nur Kameras, sondern überwacht auch die Lenkradstellung. Sensoren registrieren, wenn das Fahrzeug nicht mehr mittig dem Straßenverlauf folgt. Dann kommt die Fahrdynamikregelung (Electronic Stability Control, ESC) und das elektronische Bremssystem zum Einsatz, um die einzelnen Räder optimal abzubremsen und das Fahrzeug sicher und automatisch wieder auf die Straße zu führen. Übrigens: Möchte man die Fahrbahn beabsichtigt verlassen, ist das kein Problem. Das Assistenzsystem lässt sich jederzeit aktiv übersteuern, um im Notfall abseits der Fahrbahn ausweichen zu können oder um einfach mal rechts ranzufahren.

In Kombination am sichersten

Auch das ESC vereint mehrere Systeme in sich. Es verhindert, dass ein Fahrzeug ins Schleudern oder gar Kippen gerät und wurde durch den sogenannten Elchtest bekannt, an dem 1997 ein Mercedes A-Klasse öffentlichkeitswirksam scheiterte. Bei ESC spielen einige Technologien zusammen: Es ist eine Verknüpfung des Antiblockiersystems (ABS) mit einer Antriebsschlupfregelung (ASR) und einer elektronischen Bremskraftverteilung sowie einem Bremsassistenten. Das ESC gehört damit zu den komplexeren Fahrerassistenzsystemen, das in der Lage ist, auch anspruchsvolle Fahrsituationen zu entschärfen: Wenn eine Kurve unterschätzt wird, ein abrupter Fahrspurwechsel auf der Autobahn nötig ist oder eben einem Elch auf der Landstraße in Schweden ausgewichen werden muss. Untersuchungen des Gesamtverbands der Deutschen Versicherungswirtschaft (GDV) haben gezeigt, dass 25 Prozent der Pkw-Unfälle mit Personenschaden und mindestens 35 Prozent der Pkw-Unfälle mit Todesopfern durch die elektronische
Stabilitätskontrolle verhindert oder zumindest deutlich reduziert werden können.

Auf dem Weg zum automatisierten Fahren

Die Beispiele ESC und der Notbremsassistent zeigen deutlich, dass unterschiedliche Systeme so miteinander zu komplexen Systemen kombiniert werden können, dass sie in brenzligen Situationen in der Lage sind, dem Menschen zuvorzukommen. Damit liegen diese Anwendungen bereits im Bereich des halbautomatisierten Fahrens. Technologisch gesehen ist das vollautomatisierte Fahren nur eine folgerichtige Evolution: Werden die Fahrerassistenzsysteme stärker mit Echtzeitdaten, den Daten anderer Verkehrsteilnehmer und mit Fahrerinformations- und Antriebssystemen vernetzt, so gelangt man in letzter Konsequenz über den hochautomatisierten Modus zum vollautomatisierten Fahren.

Diese Entwicklung hat Continental in den vergangenen Jahren aktiv mitgestaltet. Hochautomatisiertes Fahren soll bis 2020 umsetzbar sein. Erste Anwendungen des vollautomatisierten Fahrens – auch bei höheren Geschwindigkeiten und in komplexeren Fahrszenarien – sollen bis 2025 serienreif entwickelt sein. So wurde bereits der Adaptive Cruise Control zum Traffic Jam Assist weiterentwickelt – eine Musteranwendung für automatisiertes Fahren: Der Fahrer delegiert den Stress im Stau einfach an das Fahrzeug. Bremsen, Anfahren und das Einhalten des Sicherheitsabstands erfolgen automatisch – der Fahrer kann tatsächlich die Hände vom Lenkrad nehmen.

Das System eHorizon ist ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zum automatisierten Fahren. Es ermöglicht zahlreiche Anwendungen, die das Fahren effizienter, sicherer und komfortabler machen. Etwa die kamerabasierte Erkennung von Verkehrsschildern, die sogar deren wetter-, fahrzeug- oder zeitabhängige Geschwindigkeitsgebote je nach Lage berücksichtigt.

Dynamische Karten für das automatisierte Fahren

Darüber hinaus werden bei eHorizon auf Basis topografischer Streckendaten, digitaler Karten und des GPS-Signals die Fahrstrecke exakt analysiert. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird dann automatisch an die vorausliegende Strecke angepasst. Bereits vor einer Steigung wird beschleunigt, das verfügbare Drehmoment optimal ausgenutzt und weniger Schaltvorgänge benötigt. Vor einem Gefälle wird die Energiezufuhr reduziert, um die Beschleunigung des Fahrzeuges durch das Gefälle bestmöglich zu nutzen.

Kartendaten werden dabei in der Cloud vorgehalten und nach Bedarf ergänzt, um Zusatzinformationen für den benötigten Streckenabschnitt ins Fahrzeug zu übertragen. Mit diesen Daten werden Fahrerassistenzsysteme und damit das Verhalten der Bremse und der Lenkung schon auf die kommenden Verkehrssituationen vorbereitet, bevor die Fahrzeugsensoren die Situation erfassen können. Melden Verkehrsinformationen beispielsweise ein Stauende hinter einer Kurve, kann ein automatisiertes Fahrzeug die Geschwindigkeit im Vorfeld reduzieren, anstatt erst dann eine Vollbremsung einzuleiten, wenn die Sensoren das Hindernis direkt erkennen.

Setzt sich die Digitalisierung in dem Tempo fort wie bisher, werden sich die Fahrerassistenzsysteme immer mehr vernetzen und auch auf externe Daten zugreifen. Hinzu kommen immer mehr Sensoren, die im Fahrzeug detaillierte Daten verarbeiten und diese aktiv in die Steuerung des Autos integrieren. Zusammen mit einer dafür optimierten Verkehrsinfrastruktur rückt das automatisierte Fahren dann tatsächlich in greifbare Nähe und damit auch die „Vision Zero“. Denn Unfälle werden hauptsächlich vom Menschen verursacht. Wenn er sich von der Technologie unterstützen lässt, ist das ein riesiger Schritt nach vorn.