Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von und Warnung vor Falschfahrern gemäß Anspruch 1 sowie ein Falschfahrer-Melde- und Warnsystem gemäß dem Ober- begriff des Anspruches 1.

Allein in Deutschland entstehen jährlich vor allem auf Autobahnen mehrere tausend Unfälle, die durch Falschfahrer (auch als "Geisterfahrer" bezeichnet) verursacht werden. Die Folgen einer Kollision mit einem Falschfahrer sind auch heutzutage meist lebensbe- drohend, wenn nicht sogar tödlich. Dennoch existieren zur Zeit keine aktiven Sicherheitsvorkehrungen oder Direktwarnsysteme für die unmittelbar im Gefahrenbereich befindlichen und betroffenen Verkehrsteilnehmer. Zwar gibt es sendegebietsweite Verkehrsnachrichten über das Autoradio via TMC (Traffic Message Channel). Jedoch ist die Latenz des Verkehrsfunks durch die manuellen Alarmierungswege viel zu hoch. Es gibt zwar auch in der Patentliteratur eine Reihe von Vorschlägen, diese haben jedoch vor allem aus Kostengründen bisher keinen Eingang in die Praxis gefunden. So ist aus der DE 191 26 548 A1 eine Fahrtrichtungsüberwachungsvorrichtung bekannt, bei der fahr- bahnseitig Sender vorgesehen sind, die Signale aussenden, die von fahrzeugseitigen Empfängern oder von einer mit diesen in Verbindung stehenden fahrzeugseitigen zent- ralen Datenverarbeitungseinrichtung zumindest zu Warnsignalen verarbeitet werden sollen. Jedoch wäre eine praktische Umsetzung dieses Konzeptes äußerst aufwendig, da sämtliche Fahrzeuge mit den entsprechenden Empfangs- und Verarbeitungseinheiten ausgerüstet werden müssten. Darüber hinaus können Falschfahrten bei absichtli- ehern Falschfahren durch das Abgeben eines Signals an den Falschfahrer nicht verhindert werden. Daher sieht die DE 101 26 548 A1 ferner Eingriffe im Falle eines Falschfahrens in die Bordelektronik, die Benzinzufuhr und/oder die Zündspule und/oder die Motorsteuerung und/oder die Bremsen des jeweiligen Fahrzeugs vor, was den Investitionsaufwand noch mehr erhöhen würde.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung von und Warnung vor Falschfahrern sowie ein Falschfahrer-Melde- und Warnsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 0 zu schaffen, die ohne besonderen technischen und finanziellen Aufwand flächendeckend bei gleichzeitig hoch zuverlässiger Warnauslöse- genauigkeit einsetzbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. hinsichtlich des erfindungsgemäßen Systems durch die Merkmale des Anspruchs 10.

Erfindungsgemäß ist es möglich, zu überwachende Fahrbahnabschnitte, wie beispielsweise relevante Stellen an Autobahnen oder auch an Rast- oder Parkplätzen oder auch Einbahnstraßen, zu überwachen und Warnsignale zu initiieren, falls die Überwachung ergeben hat, dass ein Fahrzeug entgegen der korrekten Fahrtrichtung des zu überwa- chenden Fahrbahnabschnittes in diesen einfährt.

Grob kann man das erfindungsgemäße Verfahren in folgende drei Phasen unterteilen, die durch die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems realisierbar sind: 1. Phase: Detektion von Falschfahrten Beispielsweise können an die Leitplanken eines zu überwachenden Fahrbahnabschnittes, wie z.B. eine Autobahnein-/-ausfahrt, Funkmodule zur Detektion von Falschfahrten fest installiert werden. Diese Funkmodule nutzen das Prinzip der Funkabschattung aus, um die Fahrt in die falsche Richtung zu detektieren. Dabei werden Schwankungen in der Empfangsfeldstärke, bedingt durch die Durchfahrt des Fahrzeuges, erkannt. Eine zentrale Bake kann hierbei die Funkfeldinformationen aller installierten Baken des Detekti- onssystems fusionieren und damit die Richtung der Durchfahrt detektieren.

2. Phase: Lokale Alarmierung bei detektierter Falschfahrt

Nach der Detektion einer Falschfahrt werden Alarmierungsstrategien für betroffene Verkehrsteilnehmer und vorzugsweise auch den Falschfahrer im direkten Gefahrenbereich vorgesehen. Zum einen ist es möglich, die Warnmeldebaken mit optischen Warneinheiten auszustatten. Diese Warnmeldebaken können über einen größeren Fahrbahnab- schnitt verteilt werden und werden drahtlos, vorzugsweise über ein sogenannten "Hop- to-Hop-Netz" an das Detektionssystem angebunden. Unter einem derartigen "Hop-to- Hop-Netz" versteht man eine Weitergabe der Information von einer Bake an die andere, so dass auch größere Entfernungen zum überwachten Fahrbahnabschnitt mit geringen Sendeleistungen überbrückt werden können. In einer weiteren Ausbaustufe können Warnmeldungen auch über das aufgebaute Kurzstrecken-Funknetz an lokale Warneinheiten in Fahrzeugen versandt werden, was jedoch für die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems und zur Vermeidung von zumindest hohen Erstinvestitionen nicht unbedingt für die Funktionstüchtigkeit nötig ist. 3. Phase: Weitverkehrswarnung über Mobilfunk und Radio

Durch eine optionale Anbindung des Detektionssystems an das Mobilfunknetz kann ferner eine erkannte Falschfahrt mit geringer Latenz automatisiert an eine Verkehrsleitzentrale versandt werden. Von dort aus können Warnungen an die betroffenen Ver- kehrsteilnehmer ausgegeben werden. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Falschfahrer-Melde- und Warnsystems zum Inhalt. So können die Funkmodule beispielsweise eine integrierte Gehäuselösung mit sogenannten "Energie Harvesting-Möglichkeiten" umfassen, was einen wartungsarmen Betrieb ohne permanente Stromversorgung möglich macht.

Ferner ist eine integrierte Detektion und Kommunikation kostengünstig mit minimalem Energie- und Installationsaufwand denkbar.

Die Detektion kann unabhängig von der Fahrzeugausstattung und den Umgebungseigenschaften sein, d.h., es ist auch eine zuverlässige Detektion von beabsichtigten Falschfahrten möglich, insbesondere deswegen, weil sich erfindungsgemäß ein eindeu- tig beschriebener bzw. definierter Detektionsbereich ergibt.

Wie zuvor erläutert, können sowohl lokale Warnungen als auch Weitverkehrswarnungen ausgegeben werden. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Vorgehensweise der Auswertung der Abschattungen ein integriertes System ohne zusätzliche Sensorik. Darüber hinaus ergibt sich durch das erfindungsgemäße Grundprinzip„Dämpfung/Unterbrechung" der Vorteil niedriger Sendeleistungen. Schließlich ergibt sich der Vorteil, dass die Fahrzeuge selbst durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht identifiziert werden, so dass bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems keine Datenschutzprobleme auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System basieren auf einer kostenoptimierten Funklösung im Sinne des Energieverbrauches. Hierfür ist es möglich, den IEEE 802.15.4-Standard für die Nahbereichskommunikation einzusetzen, da dieser Standard im Vergleich beispielsweise zu WLAN-Standards mit deutlich weniger Sendeleistung arbeitet und einen auf den Batteriebetrieb optimierten Medium-Access- Control-Layer (MAC) einsetzt. IEEE 802.15.4 arbeitet hierbei mit einer maximalen Sendeleistung von 0 dBm, wobei WLAN zehn Mai höhere Sendeleistungen einsetzt. Die resultierenden Reichweiten unterscheiden sich dennoch nicht deutlich. So wird die IEEE 802.15.4 im Freifeld bei hohem Durchsatz bei einer Distanz von bis zu 100 m erreicht. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Baugröße der bereits verfügbaren Module. Das lokale Funkmodul kann hierbei für die Detektion von Falschfahrern, zur internen Kommunikation zwischen den Marken über ein Mesh-Netz und auch zur optionalen Kommunikation zwischen den Baken und einer mobilen Warneinheit beim Falschfahrer eingesetzt werden.

Das Detektionssystem ist vorzugsweise dazu in der Lage, eine autarke Erkennung von Falschfahrern durchzuführen. Dabei wird der Ansatz verfolgt, passive Objekte (d.h., kei- ne aktiven Teilnehmer des Funknetzes) anhand der Einflüsse auf das Funkfeld zu de- tektieren. Bevorzugterweise senden Baken hierzu periodisch Pilotsignale zum Aufbau des Funknetzes aus. Es kann auf diese Art und Weise ein Netz aus redundanten Verbindungen aufgespannt werden. Die Anzahl der zu verwendenden Funkmodule kann hierbei an den jeweiligen zu überwachenden Ort angepasst werden, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl bidirektionaler Verbindungen kontinuierlich mit einem definierten Zeitintervall überwacht werden. Bewegt sich ein Fahrzeug durch eine der Verbindung, kommt es zu einer Abschattung. Diese Abschattung bedingt eine Abschwächung des RSSI (Received Signals Strenght Indicator), also der resultierenden Empfangsfeldstärke. Dieser Einbruch kann zuverlässig detektiert werden, wenn die Pilotsignale in einem sinnvoll definierten Intervall ausgesendet werden, so dass ein Kompromiss zwischen Stromverbrauch und Detektions- geschwindigkeit auffindbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass das System die Reihenfolge der Verbindungen mit Signalstärkefeldschwankungen erkennt und somit feststellt, ob sich das Fahrzeug in die korrekte Richtung bewegt. Zur Optimierung eines Betriebszyklusses ist es ferner möglich, eine Logiksoftware zu erstellen. Diese Logik stellt zum einen die korrekte Interpretation der Falschfahrerdetek- tion sicher. Zum anderen können die Informationen über die Erkennung an ein Mastermodul (Masterbake) weitergeleitet werden, das in der Lage ist, die Informationen aller Baken zu fusionieren, um ein Gesamtbild zu erstellen. Die Logik wird außerdem für die Anpassung der Betriebszustände eingesetzt.

Die bevorzugterweise vorgesehene Weitverkehrskommunikation stellt eine Weiterleitung der detektierten Falschfahrt an das gesamte Verkehrsnetz dar, ist jedoch erfindungsge- maß ein weiterer technologischer Gesichtspunkt, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen System nicht unbedingt erforderlich ist. Es ist jedoch grundsätzlich möglich, eine derartige Weitverkehrskommunikation mit den erfindungsgemäßen Prinzipien darzustellen, wobei z.B. ein integriertes UMTS-Modul an der Masterbake die Warnung an eine Verkehrsleitzentrale übernehmen kann, die über den TMC-Kanal eine Warnung an die übrigen Verkehrsteilnehmer versendet. Hierbei ist es erfindungsgemäß weiterhin möglich, zusätzlich eine schnelle Warnung an die im Umkreis befindlichen Verkehrsteilnehmer über einen UMTS-Cell-Broadcast durchzuführen. Dieser Cell-Broadcast ist dann von den mobilen Falschfahrer-Warneinheiten in den Fahrzeugen empfangbar und wird deutlich schneller als eine manuelle TMC- Warnmeldung verbreitet.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 , 2A, 2B schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellungen zur Erläuterung der grundlegenden Komponenten und Funktionsweisen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems, Fig. 3 eine schematisch stark vereinfachte Blockdarstellung einer Masterbake mit dieser in Wirkverbindung stehenden weiteren Komponenten des erfindungsgemäßen Systems, Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung zur Erläuterung des Konstruktionsprinzips einer optional vorzusehenden mobilen Warneinheit, Fig. 5-8 Prinzipdarstellungen zur Anbringung von Funkmodulen an Installationen von zu überwachenden Fahrbahnabschnitten wie beispielsweise Leitplanken und/oder Katzenaugen.

Die Fig. 1 und 2A zeigen schematisch stark vereinfachte Prinzipdarstellungen einer Möglichkeit der Ausbildung eines erfindungsgemäßen Falschfahrer-Melde- und Warnsystems 1 , wobei die Darstellung der Fig. 1 eine Autobahnein-Aausfahrt sein kann.

Der in diesem Falle zu überwachende Fahrbahnabschnitt 3 ist mit einer Detektionsvor- richtung 2 zum Zwecke seiner Überwachung versehen. Der Fahrbahnabschnitt 3 weist eine zugeordnete korrekte Fahrtrichtung 4 auf, stellt im Beispielsfalle also die Autobahnausfahrt dar. In diese Ausfahrt fährt zum Zwecke der Erläuterung der erfindungsgemäßen Funktionsprinzipien ein Falschfahrer FF mit seinem Fahrzeug entgegen der korrekten Fahrtrichtung 4 ein. Das erfindungsgemäße System 1 weist ferner eine Warnvorrichtung 5 auf, die, wie nachfolgend näher beschrieben wird, in Abhängigkeit vom Messergebnis der Detekti- onsvorrichtung 2 zur Abgabe zumindest eines Warnsignales vorgesehen ist, die in der Zeichnung mit den Bezugsziffern WS, WS", WS" und WS ¹ " identifiziert sind. Die Detektionsvorrichtung 2 weist eine Mehrzahl von Funksendern, im Beispielsfalle zwei Funksender 6 und 7, auf einer Fahrbahnseite 8 des zu überwachenden Fahrbahnabschnittes 3 auf. Die Funksender 6 und 7 sind hierbei, in Fahrtrichtung 4 gesehen, beabstandet zueinander entlang der Fahrbahnseite 8 angeordnet. Selbstverständlich kann auch eine größere Anzahl von Funksendern entlang der Fahrbahnseite 8 vorgese- hen sein. Auf der gegenüberliegenden Fahrbahnseite 12 des zu überwachenden Fahrbahnabschnittes 3 ist eine Mehrzahl von Funkempfängern, im Beispielsfalle drei Funkempfänger 9, 10 und 1 1 , vorgesehen, die, in Fahrtrichtung 4 gesehen, ebenfalls beabstandet zueinander angeordnet sind und die zum Errichten eines Funkfeldes 13 mit zumindest zwei, in Fahrtrichtung 4 gesehen, beabstandeten Funkfeldabschnitten 14, 15, 16, 17 durch Empfang der von den Funksendern 6, 7 ausgesandten Funksignale vorgesehen sind. Auch in diesem Falle gilt, dass eine größere Anzahl von Funkempfängern entlang der Fahrtrichtung 4 auf der gegenüberliegenden Fahrbahnseite 12 vorgesehen werden kann.

Schließlich weist das erfindungsgemäße System 1 eine Auswertevorrichtung 18 (siehe Fig. 3) auf.

Die Funksender 6 und 7 sowie die Funkempfänger 10 und 1 1 sind jeweils als identische Funkmodule aufgebaut. Sie umfassen jeweils eine Sendeeinheit RF, die Pilotsignale PS aussendet, eine Empfangs-(Detektions-)Einheit DT, eine optionale Sensorikeinheit OS sowie eine Energieversorgungseinheit E.

Der Funkmodul 9, der ein Mastermodul (Masterbake) bildet, umfasst ferner eine Logik- einheit L sowie eine weitere Sendeeinheit RF für Weitverkehr. Dies ergibt sich aus der Darstellung der Fig. 3. Die Funkmodule 6, 7, 10 und 1 1 können sowohl als Sender als auch als Empfänger arbeiten und dementsprechend auch abwechselnd auf den Fahrbahnseiten 8 bzw. 12 angeordnet werden, je nach dem, wie es der Anwendungsfall erfordert bzw. sinnvoll macht.

Das Mastermodul 9 dient dazu, sämtliche Informationen zu fusionieren und die Warnvorrichtung 5, eine externe Warnzentrale 19 und, falls Fahrzeuge mit entsprechenden Empfangseinheiten versehen sind, sowohl Falschfahrerfahrzeuge als auch Fahrzeuge anderer Teilnehmer, über erfasste Gefahren zu informieren bzw. vor diesen zu warnen.

Wie sich aus Fig. 3 erschließt, kann die Warnzentrale 19 hierfür über TMC-, Cell Broad- cast-, SMS- oder Applikationsmodule für Smart Phones verfügen, über die, wie gesagt, lokale Warneinheiten 5A, 5B, Falschfahrer FF oder auch andere Verkehrsteilnehmer nach Erfassen eines Falschfahrers FF gewarnt werden können.

Wie zuvor bereits mehrfach ausgeführt, stellt das Ausrüsten von Fahrzeugen mit mobi- len Warneinheiten eine für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Systems nicht unbedingt nötige Optionen dar.

In Fig. 4 ist eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer derartigen mobilen Warneinheit 20 gezeigt, die über eine Energieversorgung E, eine Anzeigeeinheit A, eine Sende-/Empfangseinheit RF, ein Logikmodul L sowie ein Mobilfunkmobil MF und ein Bluetooth-Modul BT verfügen kann. Somit beruht die mobile Warneinheit 20 auf einer äquivalenten Plattform wie die Sende- und Empfangseinheiten der Detektionsvorrich- tung 2. In den Fig. 5 bis 8 sind Anordnungsmöglichkeiten für Warneinrichtungen und/oder Funkmodule dargestellt. Fig. 5 zeigt eine Leitplanke 21 , in der im Beispielsfalle drei Warneinheiten 5A bzw. 5B beabstandet zueinander angeordnet sind.

Fig. 6 zeigt ein sogenanntes Katzenauge 22, dass mit einer Warneinheit 5A bzw. 5B oberhalb des Reflektors 23 versehen ist.

Fig. 7 zeigt nochmals Katzenaugen 22, die mit unterschiedlichen Steckbefestig ungsvor- richtungen 24, 25 bzw. 26 versehen sind, die in entsprechende Steckaufnahmen 27 bzw. 28 einer Leitplanke 21 eingesteckt werden können.

Fig. 8 zeigt nochmals den oberen Teil eines Katzenauges 22, dass in diesem Falle mit einem Funkmodul versehen ist, der repräsentativ für sämtlich zuvor beschriebene Funkmodule mit der Bezugsziffer 6 gekennzeichnet ist. Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung von und Warnung vor Falschfahrern FF wird nachfolgend anhand der Fig. 1 , 2A, 2B und 3 nochmals erläutert. Zunächst wird ein Funkfeld 13 über die beschriebenen Sendemodule 6, 7 und Empfangsmodule 9, 10 und 1 1 über den zu überwachenden Fahrbahnabschnitt 3 hinweg aufgebaut. Wie sich aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2A ergibt, werden hierbei zumindest zwei, im Beispielsfalle vier, zueinander in Fahrtrichtung 4 gesehen, beabstandete Funkfeldabschnitte 14, 15, 16 und 17 mit zugeordneten Empfangsfeldstärken EFS gebildet. Dieses Funkfeld 13 wird durch Aussenden und Empfangen von Pilotsignalen PS (siehe Fig. 3) von den genannten Modulen 6, 7, 9, 10 und 1 1 aufgebaut und erstreckt sind im Wesentlichen quer zur vorgegebenen korrekten Fahrtrichtung 4 des Fahrbahnabschnittes 3.

Fährt ein Falschfahrer FF in den zu überwachenden Fahrbahnabschnitt 3 ein, der gemäß der in Fig. 1 gewählten Darstellung der linke Fahrbahnabschnitt einer Autobahn Ein- bzw. Ausfahrt ist, wird das Fahrzeug des Falschfahrers FF durch eine Funkabschat- tung FASC (siehe Fig. 2A) erfasst, die Abschwächungen AS der Empfangsfeldstärken EFF der Funkfeldabschnitte 14 bis 17 ergibt (siehe Fig. 2B).

Hierbei wird die Reihenfolge der Funkfeldabschnitte ermittelt, in denen eine Abschwä- chung AS der jeweils zugeordneten Empfangsfeldstärke EFS erfasst wurde. Im darge- stellten Beispielsfalle ist die Reihenfolge der Funkfeldabschnitte diejenige der zugeordneten Bezugsziffern 17, 16, 15, 14, was in dem darauf erfolgenden Vergleichsverfahrensschritt eine Abschwächungs-Reihenfolge entgegen der korrekten Fahrtrichtung 4 ergibt. In diesem Falle werden Warnsignale initiiert, die in Fig. 2A mit den Bezugsziffern WS, WS', WS" und WS'" gekennzeichnet sind. Das Warnsignal WS ist ein Signal an eine lokale, also dem Fahrbahnabschnitt 3 nahegelegene Warneinheit 5A. Das Warnsignal WS' ist ein Signal an eine weiter entfernt liegende Warneinheit 5B. Das Warnsignal WS" ist ein Signal an die in Fig. 2A und 3 dargestellte Warnzentrale 19. Das Warnsignal WS'" ist ein von der nahegelegenen Warneinheit 5A an die weiter entfernt liegende Warneinheit 5B nach dem Hop-to-Hop-Prinzip weitergegebenes Signal. Die Warneinheiten 5A und 5B geben visuelle und/oder akustische Warnungen der neben dem Falschfahrer FF im Verkehr befindlichen Verkehrsteilnehmer aus.

Wie zuvor erläutert, kann insbesondere die Warnzentrale 19, vom Prinzip jedoch auch der Funkmodul 9 als Mastermodul bzw. Masterbake Warnsignale WSFF an den Falschfahrer FF abgeben. Wie sich aus Fig. 2A ergibt, kann die Warnzentrale 19 ebenfalls die weiter entfernt gelegenen Warneinheiten WB durch das Warnsignal WS"" betätigen.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, kann die Warnzentrale 19 vom Prinzip her natürlich auch die lokal nahegelegenen Warneinheiten 5A betätigen.

Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit explizit auf deren zeichnerische Darstellung in den Fig. , 2A, 2B sowie 3 bis 8 verwiesen.

Bezugszeichenliste

1 Falschfahrer-Melde- und Warnsystem

2 Detektionsvorrichtung

3 Fahrbahnabschnitt

4 korrekte Fahrtrichtung

5 Warnvorrichtung

5A lokale Warnvorrichtung

5B weiter entfernt liegende Warnvorrichtung 6, 7 Funksender

8 Fahrbahnseite

9, 10, 11 Funkempfänger

12 gegenüberliegende Fahrbahnseite

13 Funkfeld

14, 15, 16, 17 beabstandete Funkfeldabschnitte

18 Auswertevorrichtung

19 Warnzentrale

20 mobile Warneinheit

21 Leitplanke

22 Katzenauge

23 Reflektor

24, 25, 26 Steckvorrichtungen

27, 28 Steckaufnahmen

RF Sendeeinheit

OS optionale Sensorik

DT Detektionsvorrichtung/Empfänger

E Energiequelle

WS, WS", WS'", WS"" Warnsignale

WSFF Warnsignal an den Falschfahrer FF AS Funkabschattung

EFS Empfangsfeldstärke