Ersatz von Außenspiegeln durch KMS bei Pkw und Lkw

Als Alternative zu den herkömmlichen Rückspiegeln gewinnen Kamera-Monitor-Systeme zunehmend an Bedeutung. Eine Untersuchung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) kam zu dem Ergebnis, dass nach Erfüllung bestimmter Anforderungen die kamerabasierten Systeme als gleichwertiger Ersatz für Spiegel in Betracht kommen.

Kamera-Monitor-System und Spiegel im Vergleich (Bild: BASt)

Aufgabenstellung

Kamera-Monitor-Systeme (KMS) können bei Kraftfahrzeugen dazu verwendet werden, die Sicht nach hinten für den Fahrer auf einem oder mehreren im Fahrzeug montierten Monitoren darzustellen. Dies bietet die Möglichkeit, herkömmliche Außenspiegel durch geeignete KMS zu ersetzen und damit neue Designvarianten mit aerodynamischen Vorteilen umzusetzen. Da Außenspiegel sicherheitsrelevante Fahrzeugteile zur Gewährleistung der indirekten Sicht nach hinten darstellen, untersuchte die BASt, ob KMS als gleichwertiger Ersatz für Spiegel infrage kommen. Verglichen und bewertet wurden sowohl technische Aspekte als auch Fragestellungen zur Gestaltung der Mensch-Maschine-Interaktion (MMI).

Untersuchungsmethode

Die vergleichenden Versuche mit Pkw wurden mit zwei Fahrzeugen vorgenommen, von denen eines nur mit KMS ausgerüstet war. Am zweiten Pkw war neben den herkömmlichen Außenspiegeln zusätzlich ein KMS als Nachrüstsatz verbaut. Für die Versuche am Lkw stand eine mit einem nachgerüsteten KMS ausgestattete Sattelzugmaschine mit Auflieger zur Verfügung. Zum direkten Vergleich der Funktion des KMS mit dem Spiegel wurden unter anderem Fahrversuche unter verschiedensten äußeren Bedingungen durchgeführt. Die Aspekte der MMI wurden im Rahmen von Probandenversuchen untersucht. Speziell für den Einsatz im Pkw wurden Experimente durchgeführt: zur Distanz- und Geschwindigkeitswahrnehmung herannahender Fahrzeuge, zum Rückwärtsfahren und Parken im Längs- und Querrichtung, ob und in welcher Richtung sich das Blickverhalten bei einer Realfahrt unter Verwendung eines KMS verändert, sowie zum Positionieren der Monitore im Fahrzeug. Eine Auswertung fand mithilfe von Video- oder Fotomaterial und Fragebogen statt. Bei den statischen Versuchen wurde als Hintergrund in der Regel ein Farb- und ein Graustufenschema verwendet, was eine gute Bewertbarkeit des KMS- sowie Spiegelbildes ermöglichen sollte. Neben der Bewertung des Sichtfeldes nach hinten und einer möglichen Einschränkung der Sicht nach vorne lag der Fokus sowohl bei statischen Tests als auch bei den Versuchsfahrten auf der Bildwiedergabe, allgemeinen Tag- und Nachteigenschaften sowie Blendung durch andere Scheinwerfer bei Nacht. Reflexionen und Blendungen auf dem Display waren ebenso von Interesse wie die Verstellbarkeit von Kamera und Display. Untersucht wurde auch die Ausfallsicherheit samt dem Verhalten bei verschiedenen Witterungsbedingungen und den Auswirkungen von Verschmutzungen.

Ergebnisse

Bei Pkw wie auch bei Lkw erwiesen sich KMS als grundsätzlich geeignet, die indirekte Sicht nach hinten für den Fahrer ausreichend darzustellen. Voraussetzung dafür ist jedoch die Erfüllung gewisser Qualitätskriterien. Abrupt wechselnde Umgebungshelligkeit, wie sie beim Durchfahren von Tunneln oder Alleen auftritt, stellt eine wesentliche Herausforderung für KMS dar. Eine physische Blendung des Auges bei tiefem Sonnenstand tritt nur beim Spiegel auf. Das KMS liefert nachts deutlich höhere Kontraste. Bei hohen Umgebungsbeleuchtungsstärken kehrt sich die Situation um. Während der Versuchsfahrten traten auf dem Display Reflexionen auf, die zum Übersehen anderer Verkehrsteilnehmer führen können. Direkte Blendungseffekte des Displays lassen sich mithilfe entsprechender Abschirmungen vermeiden. In Bezug auf Helligkeit und Kontrast sollte eine automatische Anpassung an die Umgebungsbedingungen Standard sein, zusätzliche manuelle Einstellmöglichkeiten wären sinnvoll. Großer Wert sollte auf die Gewährleistung der Ausfallsicherheit gelegt werden. Zur Vermeidung von Kondenswasser sollte bei einem KMS sowohl Kamera als auch Monitor beheizt werden. Die negativen Auswirkungen von Regen und Verschmutzungen fallen beim Spiegel stärker ins Gewicht. Die im Rahmen von Probandenversuchen untersuchten Aspekte der MMI im Pkw ergaben eine stabile mittlere Akzeptanz seitens der Teilnehmer. Der Umstieg von Spiegel auf KMS bedarf immer einer Gewöhnungsphase. Diese ist jedoch relativ kurz und führt nicht zwingend zu sicherheitskritischen Situationen. Beim Lkw verliefen die Versuchsfahrten im Realverkehr für alle Probanden unproblematisch. Allerdings wurde das KMS erst nach Beseitigung vorhandener Schwächen als kundentauglich eingeschätzt.

Folgerungen

Die Vor- und Nachteile von Kamera-Monitor-Systemen und Spiegeln halten sich die Waage. Je nach Ausgestaltung bietet ein KMS die Möglichkeit, mehr Information über den rückwärtigen Raum zu präsentieren als es mit herkömmlichen Spiegelsystemen möglich ist. Um die Gleichwertigkeit zu gewährleisten, müssen jedoch bestimmte Anforderungen an KMS eingehalten werden: Neben einer guten Farb- und Kontrastwiedergabe muss eine schnelle Anpassung an Änderungen der Umgebungshelligkeit gesichert sein, und die Darstellung darf keinen Zeitverzug beinhalten. Weiterhin bedarf es der Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit, Bildausfälle müssen vermieden werden. Darüber hinaus gilt es, die Auswirkungen von Frost und Beschlagen gering zu halten.