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Assistenzkonzepte erkennen frühzeitig Aquaplaning

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Kameras erkennen ein spezifisches Spritz- und Sprühmuster, das bereits sehr früh als Aquaplaning identifiziert werden kann.
Kameras erkennen ein spezifisches Spritz- und Sprühmuster, das bereits sehr früh als Aquaplaning identifiziert werden kann. (Bild: Continental)

Continental hat neue Assistenzkonzepte entwickelt, die den Fahrer vor drohenden Aquaplaning-Risiken warnen. Die Assistenzsysteme nutzen Bilder der Surround View-Kameras und Sensor-Signale von Reifeninformationssystemen. Damit soll der Fahrer Zeit gewinnen, um ein Aufschwimmen der Vorderräder zu verhindern, und warnt parallel andere Fahrzeuge, damit sie sich auf die kritische Situation einstellen

Trocken, vereist, verschneit oder nass: Die Kenntnis des Straßenzustandes ist ein wesentlicher Sicherheitsfaktor, denn Unfälle bei schwierigen Wetterbedingungen geschehen hauptsächlich aufgrund eines starken Haftungsverlusts zwischen Reifen und Straßenbelag. Mit dem Road Condition Observer hat Continental bereits eine Lösung vorgestellt, die eine Erkennung des Fahrbahnzustandes im Hinblick auf die Haftung zwischen Reifen und Straße ermöglicht. Ein spezielles Risiko stellen Aquaplaning-Situationen dar, die nicht nur für manuell gesteuerte, sondern auch für automatisierte Fahrzeuge extrem gefährlich sind.

Das Technologieunternehmen hat damit begonnen, neue sensorgestützte Konzepte zu entwickeln, die den Fahrer rechtzeitig vor einem drohenden Grip-Verlust warnen. Wenn sich ein dicker Wasserfilm auf der Straße befindet, kann der Wasserdruck zwischen der Reifenaufstandsfläche und der Fahrbahn bewirken, dass die Vorderräder beginnen aufzuschwimmen. Ein Bremsen und Lenken ist dann nicht mehr möglich, und der Fahrer verliert die Kontrolle über das Fahrzeug.

"Nasse Fahrbahnbedingungen sind für einen Autofahrer nur sehr schwer einzuschätzen", erklärt Bernd Hartmann, Leiter der Projektgruppe Fahrerassistenz & Reifen-Interaktionen bei Continental.

"Wenn man merkt, dass das Fahrzeug aufschwimmt, kann es schon zu spät sein. Unsere Aquaplaning-Assistenzkonzepte erkennen Aquaplaning bereits in einer frühen Entstehungsphase und machen den Fahrer rechtzeitig darauf aufmerksam, was sich unter seinen Reifen abspielt. Dies kann Autofahrern oder automatisierten Fahrzeugen helfen, ihre Geschwindigkeit an die nassen Straßenbedingungen anzupassen." Das System, welches derzeit entwickelt wird, umfasst alle Bausteine: von den Reifen über Reifensensoren, Kameras, Algorithmen und die Bremsbetätigung bis hin zur Mensch-Maschine-Schnittstelle.

Vorausschauende Aquaplaning-Erkennung

Die Experten von Continental widmen sich jetzt der Vorhersage und Beherrschung des Risikos von Aquaplaning. Ziel ist es, ein potenzielles Aufschwimmen der Vorderräder so früh wie möglich zu erkennen, um den Fahrer rechtzeitig warnen zu können. Mithilfe der Informationen von Surround View-Kameras und von im Reifen montierten eTIS-Sensoren (electronic-Tire Information System) wird rechtzeitig eine Warnung an den Fahrer ausgelöst, die auf bevorstehendes Aquaplaning hinweist. Continental arbeitet außerdem an der Steuerung und Stabilisierung des Fahrzeugs bei Aquaplaning, etwa durch eine gezielte Bremsmomentverteilung zur individuellen Abbremsung einzelner Räder der Hinterachse im Rahmen der physikalischen Möglichkeiten.

Aquaplaning kann jedoch auch unerwartet auftreten, sodass keine vorherige Warnung möglich ist. In diesem Fall lässt sich das potenzielle Risiko für andere Fahrzeuge auf der Straße durch eine frühe Kommunikation über V2X-Technologie (Vehicle to X) und eHorizon verringern. Es entsteht eine Art solidarisches Netzwerk, bei dem ein Fahrzeug als Sicherheitssensor für alle anderen und nicht nur für diejenigen in unmittelbarer Nähe fungiert. Per V2X oder eHorizon können diese Informationen potenziell von Aquaplaning betroffenen Fahrzeugen zur Verfügung gestellt werden, damit diese ihre Fahrfunktionen an die Bedingungen anpassen können.

Erkennung eines drohenden Kontrollverlusts durch Nutzung vorhandener Sensoren

Um Aquaplaning-Situationen zu erkennen, werden Bilder von Surround View-Kameras ausgewertet, die in den Seitenspiegeln sowie im Kühlergrill und im Heck eingebaut sind. "Wenn viel Wasser auf der Straße ist, zeigen die Kamerabilder ein spezifisches Spritz- und Sprühmuster der Reifen, das bereits sehr früh als Aquaplaning identifiziert werden kann", erklärt Hartmann. So ist zum Beispiel eine übermäßige Wasserverdrängung in alle Richtungen unter dem Reifen ein charakteristisches Merkmal. In der ersten Testphase des neuen Systems lieferten die Algorithmen zur Nässeerkennung bei der Vorhersage potenzieller Aquaplaning-Bedingungen bereits eine sehr hohe Trefferquote.

Zusätzlich zu den Kameradaten nutzt Continental auch Informationen von den Reifen selbst, um das Aquaplaning-Risiko zu erkennen. Bei diesem Konzept werden Signale der - in die innere Deckschicht des Reifens eingebauten - eTIS-Sensoren von Continental berechnet.

"Wir verwenden das Signal des Beschleunigungssensors aus dem elektronischen Reifeninformationssystem eTIS und suchen dies nach einem spezifischen Signalmuster ab", erläutert Andreas Wolf, Leiter des Geschäftsbereichs Body & Security bei Continental. Ein Reifenmodell verarbeitet die eingehende radiale Beschleunigung des Reifens, der in Kontakt mit der Straße ist. Bei nassen Straßen - wenn genug Wasser aus dem Profil herausbefördert wird, um einen sicheren Grip zu gewährleisten - zeigt das Signal ein charakteristisches Muster.

Sobald sich im Bereich vor der Reifenaufstandsfläche ein Wasserkeil zu bilden beginnt und sich übermäßig viel Wasser auf der Fahrbahnoberfläche befindet, beginnt das Beschleunigungssignal auf charakteristische Weise zu oszillieren und zeigt so ein Aquaplaning-Risiko frühzeitig an. Da der eTIS-Sensor auch das Restprofil des Reifens erkennen kann, lässt sich anhand dieser Daten eine sichere Geschwindigkeit für einen bestimmten nassen Fahrbahnzustand berechnen und an den Fahrer weiterleiten.

Versuche haben gezeigt, dass die Aquaplaning-Assistenz künftig auch das Potenzial haben wird, in tatsächliche Aquaplaning- Situationen einzugreifen, indem die Hinterradbremsen kontrolliert betätigt werden, um ein gewisses Maß an Bremsmomentverteilung zu erzeugen, und so die Manövrierbarkeit und Stabilität des Fahrzeugs innerhalb der physikalischen Grenzen zu halten.

Beitrag zur Vision Zero

Aquaplaning ist nicht nur eine Herausforderung für den Fahrer. Es ist zudem schwierig festzustellen, wie viele Unfälle auf Landstraßen und Autobahnen bei nassen Fahrbahnbedingungen durch aufschwimmende Vorderräder verursacht werden. "Dies ist einer der letzten weißen Flecken auf der strategischen Roadmap zur Erhöhung der Verkehrssicherheit", so Bernd Hartmann. Nach wie vor aber müssen die Fahrer weiterhin eine allgemeine Regel beachten: Die Fahrgeschwindigkeit muss zwingend an nasse Straßenverhältnisse angepasst werden. Dabei ist ganz besonders auf die Profiltiefe der Reifen zu achten. Da Aquaplaning von der Profiltiefe der Reifen, der Wasserhöhe und der gefahrenen Geschwindigkeit abhängt, empfiehlt Continental die Sommerreifen bei drei Millimetern Restprofil zu erneuern. Unterhalb dieser Grenze steigt das Risiko des Aquaplanings deutlich an. Autofahrern raten die Fachleute grundsätzlich, ihre Geschwindigkeit bei nasser Fahrbahn oder Regen zu reduzieren.

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