Navigation und Service

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.

Das Foto zeigt ein Kamera-Monitor-System und Spiegel im VergleichKamera-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.

Camera-monitor systems as a replacement for exterior mirrors in cars and trucks

Camera Monitor Systems (CMS) are gaining in importance as a potential alternative to traditional rear-view mirrors. A study conducted by the Federal Highway Research Institute (BASt) has concluded that by fulfilling certain requirements, the camera-based systems now constitute a potential replacement for mirrors. The advantages and disadvantages of CMSs and mirrors generally balance each other out. Depending on its design, a CMS enables more information to be presented to the driver regarding the space behind his vehicle than can be provided by traditional rear-view mirrors. Nevertheless, in order to ensure that drivers receive the same quality of information, a CMS must fulfil certain requirements: in addition to providing good colour and contrast, a CMS must be able to cope with changes to ambient lighting in the area around the vehicle, and the image must be provided without time delay. In addition, electromagnetic compatibility must be ensured; image blackout must be avoided. Furthermore, the adverse effects of frost and condensation must be kept to an absolute minimum.

Forschung kompakt als Download: 07/2016 (PDF, 520KB)

Bestellung eines gedruckten Exemplars.

Zusatzinformationen

Forschung kompakt 07/16
Bericht
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft F 112, 2016

Kontakt

Diese Seite

© 2015 Bundesanstalt für Straßenwesen