Sicherheitsorientierte Fahrerassistenzsysteme für Elektrofahrräder

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1 Sicherheitsorientierte Fahrerassistenzsysteme für Elektrofahrräder Eurobike Juli in Friedrichshafen Nicolas Mellinger Institut für Mobilität & Verkehr TU Kaiserslautern Das Projekt wird vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) aus Mitteln zur Umsetzung des Nationalen Radverkehrsplans gefördert.

2 Elektrofahrräder erfordern grundlegend neue Sicherheitskonzepte Elektrofahrräder sind ein wichtiger Baustein für eine nachhaltige Mobilität Neue Nutzungsprofile Alltagsmobilität Überlandstrecken Transportanwendungen Neue Nutzergruppen Wiedereinsteigende Ältere Menschen Zunehmend jüngere Menschen Hohe Geschwindigkeiten erhöhte Unfallgefahr insbesondere für Ungeübte und körperlich Eingeschränkte Elektrofahrräder erfordern grundlegend neue Sicherheitskonzepte! Entwicklung innovativer Systeme, die Radfahrende vor möglichen Gefahren frühzeitig warnen und in kritischen Situationen gezielt unterstützen (Fahrerassistenzsysteme oder kurz FAS) 2

3 Das Vorgehen des SIFAFE Projekts basiert auf den 3 Säulen Fahraufgabe Nutzerbefragung Unfalldatenbank Umfeld erfassen Erfahrungen, Wünsche, Hemmnisse Anzahl und Art der Unfälle Unfallursache, Führung und Stabilisierung Sensoren-/Aktorenkonzept -verlauf und -folgen Potenzial für FAS Warn- / Eingriffsstrategie FAS Entwicklung und Evaluation 3

4 Überlegungen zur Fahraufgabe 4

5 Die Fahraufgabe beim Fahrrad umfasst 3 Ebenen Navigation Führung Stabilisierung Ziel wählen Route wählen Zeitlicher Ablauf Verkehrsregeln beachten Fahrspur wählen Treten Lenken Geschwindigkeit wählen Schalten, Gang wählen Spur wählen, halten Handzeichen geben, Blinken Umfeld erfassen Hindernisse erkennen, ausweichen Gleichgewicht Querdynamik (Kurvenfahrten) Längsdynamik (Beschleunigen, Bremsen) Stillstand Fahrbahnbeschaffenheit Fett = besondere Aufgabe des Radfahrens 5

6 Vor einem Unfall werden mehrere Eskalationsstufen (Phasen) durchlaufen Phase 1 Normaler Verkehrsablauf Normale Fahrt Keine kritische Situation Keine Gefahr Frühzeitige Erkennung FAS? Phase 2 Störung Durch eigenes Verhalten oder Fremdeinwirkung unerwartete/komplexe Situation Reaktion erforderlich Phase 3 Kritische Situation Erkennen der kritischen Situation Reaktion zwingend erforderlich Nicht rechtzeitige Erkennung Unfall 6

7 System Durch FAS können zeitliche Sicherheitsgewinne geschaffen werden FahrerIn klassisch Erkennungszeit FahrerIn erkennt Reaktionszeit FahrerIn reagiert Reaktion umgesetzt FAS informierend FAS erkennt FAS informiert Fahrer erkennt Reaktionszeit FahrerIn reagiert Reaktion umgesetzt FAS eingreifend FAS erkennt FAS prüft FAS reagiert Reaktion umgesetzt Sicherheitsgewinn Ereignis, Störung pot. Unfall Zeit t 7

8 Die Wirkung der FAS wird in der Evaluation nachgewiesen Aufgabe der Evaluation Zeitvorteil durch FAS + kein Zeitvorteil durch FAS o Zeitverlust durch FAS - FAS informiert Frühzeitige Aktion Projektziel erreicht Keine Wirkung Nicht besser, nicht schlechter FAS lenkt ab Verschlechterte Situation Projektziel nicht erreicht 8

9 Ergebnisse der Nutzerbefragung und der Analyse der Unfalldatenbank 9

10 Es treten vor allem 4 Unfalltypen bei Pedelecs auf Alleinunfälle Ein- und Abbiegeunfälle Unfälle beim Kreuzen Längsunfälle Hindernis im Weg Unebenheiten Auf- und Absteigen Bauart des Pedelecs Nebeneinanderfahren Ablenkung Vortrittsmissachtungen Sichtbehinderungen Regelwidriges Verhalten Unterschätzung der Geschwindigkeit durch PKW Rad im toten Winkel des PKW Vortrittsmissachtungen Zu dichtes Überholen durch PKW Unterschätzung der Geschwindigkeit Auffahren 10

11 Die Nutzerbefragung gibt Aufschluss über die Ursache der Alleinunfälle Unfälle mit Pedelec oder Fahrrad (n=217) Unfallursache Alleinunfälle (n=46) rutschiger Untergrund 30 % 47% 53% Hindernis im Weg 20 % querendes / abbiegendes KFZ 13 % Unfall erlitten kein Unfall erlitten sonstige Unfallursache 37 % Quelle: Nutzerbefragung SIFAFE Projekt, TU Kaiserslautern 11

12 Nutzende können sich FAS am Pedelec oder Fahrrad vorstellen Nutzung von Fahrerassistenzsystemen am Pedelec oder Fahrrad (n=211) ja nein, und das ist auch gut so nein, aber ich könnte es mir vorstellen automatisches Licht Garmin Varia Radar Sonstiges 49; 71% 11; 16% 9; 13% 5; 7% 2; 3% 2; 3% Quelle: Nutzerbefragung SIFAFE Projekt, TU Kaiserslautern 12

13 Nutzende können sich diese FAS und Warnelemente am Pedelec vorstellen Wünschenswerte FAS für Pedelecs (n=196) Wünschenswerte Warnelemente für Pedelecs (n=200) Antiblockiersystem Lichtassistent Notbremsassistent Spurwechselassistent Frontalkollisionswarnung Fahrdynamikregelung Lenkassistent Spurhalteassistent Verkehrszeichenerkennung Warnung umgebender Fahrzeuge Digitaler Rückspiegel/Radar Airbag Warnung vor rutschigem Untergrund optisch am Pedelec optisch am Fahrer akustisch am Pedelec akustisch am Fahrer haptisch am Pedelec haptisch am Fahrer Prozentsatz Prozentsatz Quelle: Nutzerbefragung SIFAFE Projekt, TU Kaiserslautern 13

14 Vorstellung der Fahrerassistenzsysteme 14

15 Diese FAS sind bereits am Pedelec vorhanden Fahrerassistenzsysteme Wünscheswerte FAS für Pedelecs (n=281) ABS 50 Wünschenswerte Warnelemente für Pedelecs (n=281) automatische Lichtassistenz / Blinker Notbremsassistent optische Warnelemente am Pedelec 67 Spurwechselassistent Abstandssensoren / Hinderniswarnung optische Warnelemente am Fahrer 21 ESP Lenkassistent 7 19 akustische Warnelemente am Pedelec 38 Spurhalteassistent Schildererkennung 5 5 akustische Warnelemente am Fahrer 19 digitaler Rückspiegel, Radar Airbag 2 1 haptische Warnelemente am Pedelec 44 Warung umgebender Fahrzeuge Warnung vor rutschigem Untergrund 1 1 haptische Warnelemente am Fahrer 12 Realisiert/Vorhanden Teilweise Realisiert Prozentsatz Prozentsatz 15

16 Diese FAS sind bereits am Pedelec vorhanden Zusätzliche Sensorik IMU (Beschleunigungssensor, Drehratensensor) GPS Lenkwinkelsensor Bremsleuchte Power Bank Markierungsleuchte Android Phone mit HMI/Ton/GPS/IMU Lenkwinkelsensor Vibrationsgeber Frontalkollisionswarnung basierend auf LIDAR Fahrtrichtungsanzeiger Spurverlassenswarnung basierend auf Kamera Raddrehzahlsensor Trittfrequenzsensor Trittmomentsensor 16

17 Die Frontkollisionswarnung warnt vor Hindernissen im Weg Lidar-Sensor Erkennung von Hindernissen und Verkehrsteilnehmern Warnung über Vibrationsgeber im Lenker, Ton und Display 17

18 Die Frontkollisionswarnung warnt vor Hindernissen im Weg 18

19 Die Frontkollisionswarnung warnt vor Hindernissen im Weg 19

20 Die Spurverlassenswarnung hilft bei Ablenkung und Unachtsamkeit Kamera-Modul Erkennung von Fahrspuren und Fahrbahnkanten Warnung über Vibrationsgeber im Lenker, Ton und Display Original Bild Resultat der Spurerkennung als Overlay 20

21 Die Spurverlassenswarnung hilft bei Ablenkung und Unachtsamkeit 21

22 Fahrrad-Radar und Bremsleuchte warnen (vor) rückwärtigen Verkehr Garmin Varia Fahrrad-Radar Rückleuchte/Bremsleuchte Radar-Sensor Anzeige von bis zu 8 Fahrzeugen mit Entfernung auf Display Adaptives Rücklicht für herannahende Fahrzeuge Bewegungs-Sensor Ersetzt vorherige E-Bike-Rückleuchte Automatische Aktivierung eines helleren Lichts beim Bremsen 22

23 Lichtsysteme erhöhen die Sichtbarkeit Fahrtrichtungsanzeiger Markierungslicht Montage seitlich am Gepäckträger Taster am Lenker aktiviert Blinkfunktion Projiziert ein Licht unter das Fahrrad Soll Sichtbarkeit für andere Verkehrsteilnehmer verbessern 23

24 Probandenstudie 24

25 Das Evaluationskonzept besteht aus vier wichtigen Stufen Pretest eigene Fahrten Reaktionszeiten Kalibrierung Videobefragung Zeitpunkte für die Ausgabe der Warnung bestimmen Situationen: Frontalkollision, Spurverlassen, Blinker/Bremslicht, Markierungslicht Testparcours Statisches und gut erkennbares Hindernis Dynamisches Hindernis Fahrspuren und Linien Rückwärtig annähernde Fahrzeuge Fragenkatalog 25

26 Der Testparcours wird auf jedes System abgestimmt Testparcours Frontalkollisionswarnung statische gut und schlecht sichtbare Hindernisse dynamisches Hindernis Spurverlassenswarnung Linien auf dem Boden verschiedene Fahrspuren Rückwärtige Annäherungswarnung schwach befahrene Straße Fahrzeuge im Straßenverkehr Lichtsysteme helle und dunkle Umgebung Funktion, Größe und Helligkeit 26

27 Anteil [%] Die Befragung gibt Aufschluss über die Nutzungshäufigkeit Geschlechter- und Altersverteilung (n=47) Häufigkeit der Nutzung (n=47) 50 Sonstiges als Training / Sport (Bsp. Ausdauertraining) für Ihre Einkäufe / Erledigungen männlich weiblich als Freizeitaktivität (Bsp. Ausflüge) zu Ihrer Ausbildungsstelle zu Ihrem Arbeitsplatz Anteil [%] nie seltener als monatlich 1-3 Mal pro Monat 1-3 Mal pro Woche 4-5 Mal pro Woche (fast) täglich keines zutreffend 27

28 Frontkollisionswarnung Spurverlassenswarnung Rückwärtige Annäherungswarnung Antiblockiersystem Anteil der Nennungen Die Systeme werden als zuverlässig bewertet Zuverlässigkeit der Systeme (n=47) 70% 60% 29 50% 40% 30% 20% 10% 0% sehr zuverlässig zuverlässig eher nicht zuverlässig nicht zuverlässig k.a. 28

29 Anteil der Nennungen Frontkollisionswarnung Spurverlassenswarnung Die Warnsysteme steigern das Sicherheitsgefühl der Testenden Rückwärtige Annäherungswarnung Antiblockiersystem Anteil der Nennungen Frontkollisionswarnung Spurverlassenswarnung Rückwärtige Annäherungswarnung Antiblockiersystem Stresslevel der Tester (n=47) Sicherheitsgefühl der Tester (n=47) 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% % 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% sehr gestresst leicht gestresst neutral entspannt sehr entspannt k.a. sehr sicher sicher neutral unsicher sehr unsicher k.a. 29

30 Anteil [%] Die Lichtsysteme steigern das Sicherheitsgefühl der Testenden erheblich Anteil [%] Stresslevel der Tester (n=47) Sicherheitsgefühl der Tester (n=47) Blinker Eigenbau Blinker Kaufprodukt Bremslicht sehr gestresst leicht gestresst neutral Markierungslicht Blinker Eigenbau Blinker Kaufprodukt Bremslicht Markierungslicht entspannt sehr entspannt k.a. sehr sicher sicher neutral unischer sehr unischer k.a. 30

31 Anteil [%] Frontkollisionswarnung n=45 Spurverlassenswarnung n=42 Die Intensität der Warnungen ist genau richtig Anteil [%] Frontkollisionswarnung n=43 Spurverlassenswarnung n=42 Anteil [%] Frontkollisionswarnung n=44 Spurverlassenswarnung n= Intensität der optischen Warnung Intensität der haptischen Warnung Intensität der akustischen Warnung zu stark genau richtig zu stark genau richtig zu stark genau richtig zu schwach nicht beurteilbar zu schwach nicht beurteilbar zu schwach nicht beurteilbar 31

32 Anteil [%] Rückwärtige Annäherungswarnung n=43 Die Intensität der Warnungen ist genau richtig Anteil [%] Frontkollisionswarnung n=44 Spurverlassenswarnung n=41 Rückwärtige Annäherungswarnung n=40 Antiblockiersystem n=30 Intensität der optischen Anzeige 100 Zeitpunkt der Warnung zu früh genau richtig zu spät zu stark zu schwach genau richtig nicht beurteilbar 32

33 Anteil [%] Frontkollisionswarnung (n=43) Spurverlassenswarnung (n=42) Die Befragung gibt Aufschluss über die Kaufbereitschaft von Assistenzsystemen Rückwärtige Annäherungswarnung (n=44) Antiblockiersystem (n=32) Blinker (n=47) Bremslicht (n=47) Markierungslicht (n=47) Kaufbereitschaft ja 0 nein 33

34 So geht es im Projekt weiter Auswertungen abschließen Systeme weiterentwickeln Weiterführende Projekte Detaillierungsgrad Vollständigkeit Kommentare Warnstrategie Zuverlässigkeit MARS Kommunikation Warnstrategie 34

35 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Nicolas Mellinger Institut für Mobilität & Verkehr TU Kaiserslautern 0631 /