Adaptive Frontbeleuchtungssysteme im Kraftfahrzeug: Ein Beitrag zur nächtlichen Verkehrssicherheit?

• Main Author: Böhm, Michael
• Other Authors: TU Chemnitz, Fakultät für Human- und Sozialwissenschaften
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2013
• Subjects: Verkehrssicherheit; Nachtfahren; Hinderniserkennung; Adaptive Frontbeleuchtungssysteme; road safety; nighttime driving; obstacle detection; adaptive frontlighting systems; ddc:158; Verkehrspsychologie; Lichttechnik
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-117109; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-117109; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/11710/Dissertation_Michael_Boehm.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/11710/signatur.txt.asc

Da die menschliche Sehleistung bei geringer Beleuchtung stark vermindert ist, birgt die Teilnahme am nächtlichen Straßenverkehr besondere Gefahren. Sowohl Kraftfahrzeugführer als auch schwächere Verkehrsteilnehmer sind sich dieser Problematik offenbar nicht hinlänglich bewusst und verhalten sich häufig hochriskant. Dies hat, gemessen an der Exposition, eine überproportionale Häufigkeit und Schwere von Nachtunfällen zur Folge. Um dieser Situation zu begegnen, erscheinen neben konventionellen Präventionsmaßnahmen der Verkehrsüberwachung und -erziehung oder Eingriffen in die Verkehrsinfrastruktur auch neuartige fahrzeugtechnische Systeme geeignet. So wurden in den letzten Jahren Fahrerassistenzfunktionen entwickelt, welche mittels adaptiver Lichtsteuerung die Ausleuchtung des Verkehrsraumes verbessern sollen. Hierfür wird das lichttechnische Signalbild anderer Fahrzeuge mittels einer Kamera erfasst und die eigene Scheinwerferlichtverteilung so angepasst, dass die Straße maximal ausgeleuchtet wird, um die Hinderniserkennung zu verbessern und trotzdem gleichzeitig eine Blendung anderer Kraftfahrer zu vermeiden. Als zusätzlich integrierte Funktion kommt auch eine automatisierte Fernlichtschaltung zum Einsatz. Bislang war nicht belegt, ob diese sogenannten Adaptiven Frontbeleuchtungssysteme (AFS) in der Lage sind, tatsächlich zu einer Erhöhung der nächtlichen Verkehrssicherheit beizutragen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Anforderungen zur Blendungsvermeidung beim Einsatz derartiger Assistenzfunktionen aufzustellen und die Wirksamkeit adaptierter Scheinwerferlichtverteilungen zu bewerten. Hierfür wurden entsprechende empirische Untersuchungen durchgeführt. So konnten in der ersten Studie Blendungsgrenzwerte ermittelt werden, welche sicherstellen sollen, dass andere Verkehrsteilnehmer nicht über das bislang übliche Maß hinaus durch die Scheinwerfer geblendet werden, wenn neuartige AFS zum Einsatz kommen. In einem weiteren Experiment wurde geprüft, ob unter Einhaltung dieser Grenzwerte eine nennenswerte Erhöhung der Erkennbarkeitsentfernungen für schlecht sichtbare Hindernisse auf der Straße erreichbar ist. Die letzte Studie beschäftigte sich mit der Frage, in welchem Umfang adaptierte Lichtverteilungen im realen Straßenverkehr zum Einsatz kämen, um deren mögliche Wirksamkeit besser beurteilen zu können. Parallel hierzu wurde auch das Fernlichtnutzungsverhalten der Probanden untersucht. Wie die durchgeführten Untersuchungen zeigen konnten, ergeben sich durch den Einsatz adaptierter Lichtverteilungen signifikante Verbesserungen bezüglich der Erkennbarkeit von Hindernissen gegenüber konventioneller Kraftfahrzeugbeleuchtung in teils beträchtlichem Ausmaß. Außerdem konnte ermittelt werden, dass adaptierte Scheinwerferlichtverteilungen im realen Straßenverkehr in erheblichem Umfang zum Tragen kämen. Aufgrund der viel zu geringen Fernlichtnutzung könnten Kraftfahrer auch besonders stark von der automatisierten Fernlichtschaltung profitieren. Damit kann davon ausgegangen werden, dass neuartige AFS tatsächlich überaus geeignet sind, nächtliche Kollisionen von Kraftfahrzeugen mit unbeleuchteten schwächeren Verkehrsteilnehmern oder Wild zu vermeiden. Trotz dieser Einschätzung sind die letztlich zu erwartenden positiven Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit womöglich eher gering, wenn es nicht gelingt, alle Verkehrsteilnehmer für die Gefahren des nächtlichen Straßenverkehrs zu sensibilisieren. Zudem können Adaptive Frontbeleuchtungssysteme selbstverständlich nicht allen Ursachen nächtlicher Kollisionen mit Hindernissen auf der Straße wirkungsvoll begegnen. === Since the human visual performance is substantially degraded under low illumination levels participating in nighttime traffic is particularly dangerous. Drivers as well as vulnerable road users are not sufficiently aware of this and therefore expose themselves to severe risks. Compared to overall exposure, a disproportionately high number of severe injuries and fatalities occur in nighttime traffic. Besides conventional approaches such as enforcement, education, and infrastructural measures, new automotive systems promise additional gains in road safety. Recently, Adaptive Frontlighting Systems (AFS) have been developed that are meant to improve road illumination in front of the car. Therefore, other lit vehicles are detected by a camera, which allows adapting the beam pattern according to the traffi c situation. The maximum of illumination is directed at the road to enhance object detection while omitting oncoming traffic to prevent glare to other drivers. This functionality also includes high beam automation. Up to now it has not been convincingly substantiated if so-called AFS are actually capable of increasing road safety. Thus, the aim of this thesis was to set up system specifications for the prevention of glare and to assess the impact of adapted light distributions by conducting adequate empirical studies. The first study identified illuminance thresholds in order to assure that other drivers will not suffer from glare when AFS are applied that are beyond present levels caused by regular low beams. The second experiment examined if the adaptation of beam patters within these identified limits improves detection distances for unlit obstacles on the road. The last study examined the extent of AFS’ applicability in real nighttime traffic, to better estimate the possible efficacy of such systems. The high beam usage behavior of the test subjects was also analyzed within this driving study. Adapted beam patterns turned out to significantly improve obstacle detection in comparison to conventional low beams. It was found that adaptive lighting functions could cover a substantial part of time driven in rural areas. Besides, high beam automation could dramatically increase high beam usage since drivers mostly fail to maintain manual switching. Taking these findings into consideration AFS seem to be suited to prevent collisions with unlit obstacles during nighttime driving. However, their impact on road safety could remain marginal unless road users are sensitized for the dangers of participating in traffic during darkness. Moreover, AFS cannot counteract all causes of nighttime collisions.