Europäischer Erfinderpreis

Verkehrsassistenten für alle Fälle

Moderne Assistenzsysteme entlasten und unterstützen Autofahrer in vielen Situationen: Antiblockiersystem (ABS), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Tempomat, Einparkhilfe und Lichtsensoren werden immer beliebter, sind bei Neuwagen fast schon Standard oder sogar Vorschrift. Auch der so genannte "Abstandsregeltempomat" (Advanced Cruise Control, ACC), der Geschwindigkeits- und Abstandsregler in sich vereint, wird in den nächsten Jahren einen Siegeszug antreten, da sind sich Fachleute sicher.

Wesentlichen Anteil an der Entwicklung des ACC und damit an wachsender Sicherheit und zunehmendem Komfort für die Autofahrer hat ein Team bestehend aus Stéphane Kemkemian, der in den 1990er Jahren als Fachmann für Radar beim Luftfahrtunternehmen Thales Systèmes Aéroportés beschäftigt war, sowie seinen Kollegen Pascal Cornic, Jean-Paul Artis und Philippe Lacomme. Nicht nur, dass sie zu Beginn der 1990er Jahre gemeinsam einen ersten einfachen Radarsensor mit etwa 150 Metern Sichtweite sowie ein dazugehöriges zentrales Steuergerät entwickelten, sie schufen durch die von ihnen gewählten Lösungen auch die Voraussetzungen dafür, dass diese Technik zunehmend günstiger und deshalb vermehrt auch in Mittelklasse-Pkw und vor allem in Lkw eingesetzt werden kann.

Fachleute rechnen bereits für 2015 mit 5,2 Millionen produzierten ACC-Einheiten jährlich, andere Forscher sagen für 2016 ein Marktvolumen von über 20 Milliarden Euro (30 Milliarden US$) voraus. "Der größte Kostenblock an einem ACC war immer der Radarsensor," erklärt dazu Marktforscher David Alexander, "inzwischen aber greifen die Kostenvorteile der Silizium-Technik." Diese Entwicklung werde sich positiv auf das Marktvolumen auswirken.

„Mit ihrer Innovationskraft leisten Europas Erfinder einen Schlüsselbeitrag für die Gesellschaft," lobt Benoît Battistelli, Präsident des Europäischen Patentamtes (EPA), deren Engagement. Das Erfinderteam ist deshalb für den European Inventor Award 2011 nominiert, der am 19. Mai in Budapest vergeben wird.

So einfach wie möglich

Um das System zu geringen Kosten herstellen zu können, setzte das Erfinderteam auf möglichst simple Hardware und eine einleuchtende Idee: Während der Radarsensor kontinuierlich den Geschwindigkeitsunterschied und die Distanz zu vorausfahrenden Fahrzeugen messen sollte, würde das Steuergerät auf Motor und Bremsen wirken, um die optimale Annäherung zu bestimmen. Allerdings zeitigten die ersten Versuche alles andere als durchschlagenden Erfolge: Die Erschütterungen des Fahrzeugs oder Regen störten die empfindliche Elektronik ebenso wie die Interaktion der einzelnen Komponenten. Das Team konzentrierte sich deshalb darauf, neue Methoden in der Signalverarbeitung zu entwickeln. Mit Erfolg: Die Kinderkrankheiten sind inzwischen lange überwunden.

Zwar können auch aktuelle ACC-Systeme ihre Stärken noch vor allem auf Schnellstraßen und Autobahnen ausspielen, sie passen sich jedoch auch zunehmend wechselnden Verkehrsbedingungen an. So gibt es als Erweiterung zum klassischen ACC inzwischen auch Stop-and-Go-Funktionen, die das Gefährt bei Stau oder zähfließendem Verkehr in einer Kolonne zuverlässig mitgleiten lassen. Dank dieser Entlastung ermüdet der Fahrer weniger und kann sich besser auf das Verkehrsgeschehen konzentrieren.

Volkswirtschaftlicher Nutzen

Angesichts von rund 35 000 Verkehrstoten jährlich in Europa beschloss im Sommer letzten Jahres (2010) die EU-Kommission ihre Maßnahmen für mehr Verkehrssicherheit zu intensivieren. Siim Kallas, Vizepräsident der Europäischen Kommission und für Verkehrsfragen zuständiger EU-Kommissar, erklärte: „Die Zahl der Verkehrstoten und -verletzten auf unseren Straßen ist weiterhin inakzeptabel. Unser Ziel ist es, die Zahl der Verkehrstoten bis 2020 zu halbieren." Hier können ACC-Systeme und ihre Weiterentwicklungen einen Beitrag leisten. So gibt es bereits seit längerem Systeme, die, für den Fahrer unmerklich, die Bremsanlage oder sogar das ganze Gefährt auf eine eventuell anstehende Notbremsung vorbereiten und so im Ernstfall den Anhalteweg verkürzen und damit die Insassen optimal schützen.

Das deutsche "Allianz Zentrum für Technik" kam 2005 durch die Auswertung von 600 Lkw-Unfällen mit Personen- und schwerem Sachschaden zum Ergebnis, dass durch ACC auf Autobahnen über zwei Drittel der schweren Lkw-Auffahrunfälle verhindert werden könnten. Mit Blick auf alle Straßentypen erbrachten die Auswertungen, dass insgesamt 7 % aller Lkw-Unfälle durch den Einsatz von ACC vermeidbar seien. Kommt es dennoch zum Crash, sind die Unfallfolgen durch die geringere Kollisionsgeschwindigkeit wesentlich abgemildert.

Für eine weitere Untersuchung baute ein Nutzfahrzeughersteller in 500 Lkw ACC, "Spurassistent" und "Elektronische Stabilitätsregelung" ein, was die Zahl der Unfälle gegenüber der Vergleichsgruppe, 500 Lkw ohne Assistenzsysteme, halbierte. Die Schadenssummen gingen sogar um 90 % zurück. Über alle Fahrzeugtypen, also Lkw und Pkw, errechnete die deutsche Bundesanstalt für Straßenwesen 17,5 % weniger schwere Unfälle mit Personenschäden.

Im Dezember 2010 fasste das nationale holländische Institut für Verkehrssicherheit (Stichting Wetenschappelijk Onderzoek Verkeersveiligheid) den aktuellen Forschungs- und Erfahrungsstand in den Niederlanden zu ACC zusammen. So erbrachte ein Feldversuch 3 % weniger Benzinverbrauch aufgrund der konstanteren Geschwindigkeit und einen dementsprechend niedrigeren Abgas-Ausstoß. Zudem wurde, dank der optimierten Abstände, nicht nur enges Auffahren vermieden, sondern auch die Kapazität der Straßen gesteigert. (Bei einer 40%igen Verbreitung von ACC-Systemen und 1 Sekunde Mindestabstand errechneten Forscher 13 % mehr Durchsatz.)

Vielseitig Einsatzmöglichkeiten

Eine vielversprechende Weiterentwicklung des ACC ist auch der so genannte Notbremsassistent, der bisher vor allem in Lkw eingesetzt wird. Basierend auf den Bestimmungen des Wiener Übereinkommens über den Straßenverkehr, das derzeit eine Zulassung von vollautonomen Assistenzsystemen verbietet, kann er jedoch jederzeit durch den Fahrer übersteuert werden. In der Praxis sieht das so aus: Der Assistent warnt bei zu hoher Annäherungsgeschwindigkeit auf ein vorausfahrendes Auto zunächst optisch und akustisch. Zeigt der Fahrer keine Reaktion, löst das System eine Teilbremsung aus. Reagiert der Fahrer dann immer noch nicht, bringt eine automatische Vollbremsung den Wagen zum Stillstand. Ab 2013 sollen solche Systeme in der EU Pflicht werden.

Die Vorstellungen der Entwickler in aller Welt gehen noch weiter. Mehr oder weniger konkrete Ideen gibt es bereits für Tankschiffe, Motorräder und sogar für die Start- und Landezonen von Verkehrsflughäfen.

Mit ihren grundlegenden Arbeiten haben Stéphane Kemkemian, Pascal Cornic, Jean-Paul Artis und Philippe Lacomme ein neues Feld erschlossen. Ihre erste Patentanmeldung auf diesem Gebiet reichten sie 1992 ein, seitdem war mindestens einer aus diesem Team an der Entwicklung von 28 weiteren Patenten in diesem Bereich beteiligt. Etwa 200 Patentanmeldungen jährlich mit Bezug zu "ACC mit Radartechnologie" kommen inzwischen aus Japan. Mit weitem Abstand folgen die USA und Deutschland mit jeweils etwa 40 bis 50 Anmeldungen jährlich. Mit rund 30 Anmeldungen jährlich haben China und Korea in den letzten zehn Jahren deutlich aufgeholt.

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