Wenn du ältere Geschwister hast oder andere Familienmitglieder, die gerade den Führerschein machen, hast du bestimmt schon von ihnen gehört, dass Einparken eine besonders knifflige Aufgabe ist. Das Fahrzeug muss – oft rückwärts! – so in die Parklücke gefahren werden, dass es nirgendwo anstößt. In der Fahrschule lernt man zwar, wie man es selber richtig macht – doch ein Parkassistent im Auto macht das Einparken wesentlich angenehmer. Bei ganz neuen Parkassistenten kann man sogar aus dem Auto steigen und das Einparken von außen per Smartphone unterstützen.

Genius Wissenscommunity, Kinderreporter, Daimler, IAA 2017, Assistenzsysteme, Fahrerassistenzsysteme, Parkassistent, Mercedes-Benz
Einparken, ganz ohne Fahrer? Die ganz neuen Parkassistenten können Erstaunliches! — Bild: Daimler AG

Elektronische Helfer für die Sicherheit

Doch nicht nur beim Einparken, auch beim Fahren sind die Systeme nützliche Helfer. Spurhalteassistenten warnen den Fahrer durch Vibrationen des Lenkrades, bevor er die weißen Linien überfährt und von der Spur abzukommen droht. Bei hohen Geschwindigkeiten, zum Beispiel auf Autobahnen, kann das nämlich richtig gefährlich sein. Doch manchmal muss man ja auf eine andere Spur fahren, etwa beim Überholen. Dafür gibt es Spurwechselassistenten: Wenn der Fahrer den Blinker antippt, um seinen Spurwechsel anzukündigen, überprüfen Sensoren, ob auf der Nebenspur alles frei ist und der Fahrer gefahrlos die Spur wechseln kann.

Abstandsassistenten sorgen dafür, dass man nicht zu dicht auf ein vorausfahrendes Auto auffährt, sodass man noch genügend Zeit hat zu reagieren, sollte dieses bremsen. Bei zu geringem Sicherheitsabstand besteht große Unfallgefahr! Wenn LKW jedoch in Kolonne einen geringeren Abstand einhalten, könnten sie Sprit einsparen. Dazu brauchen die Fahrer jedoch elektronische Hilfe, denn ein Mensch kann gar nicht so schnell reagieren. Deswegen forschen die Entwickler an einem Verfahren, das sich Platooning nennt – unsere beiden Kinderreporter haben bereits Gelegenheit gehabt, mehr darüber herauszufinden.

Wind und Wetter

Es gibt auch Assistenzsysteme, die besonders bei schlechtem Wetter, also bei wenn Regen und Nebel die Straßen rutschig machen und die Sicht nicht optimal ist, hilfreich sind. Ein paar davon, wie das Elektronische Stabilitätsprogramm ESP, den Regensensor und die Nebelschlussleuchte haben wir dir ja schon vorgestellt. Und auch an intelligentem Scheinwerferlicht wird gearbeitet, welches andere Verkehrsteilnehmer nicht blendet. So ist man bei sämtlichen Wetterverhältnissen sicher unterwegs.

Genius Wissenscommunity, Daimler, Fahrerassistenzsysteme, bei Regenwetter, Sicherheit, sicherer, Nässe, Nebel, Mercedes-Benz, Emma und Nick auf der IAA 2017, Genius Kinderreporter
Bei solchen Straßenverhältnissen sind Assistenzsysteme eine echte Erleichterung — Bild: Pixabay

Emma und Nick im intelligenten Auto

Bei Daimler ist die Vernetzung von Systemen, Sensoren und Algorithmen unter dem Begriff “Intelligent Drive” gefasst. Das bedeutet wörtlich: intelligentes Fahren. Hierbei ist die Intelligenz des Fahrzeugs selbst gemeint, welches mit seinen Fahrerassistenzsystemen das Fahren sicherer macht und dem Fahrer schwierige Aufgaben erleichtert.

Auf der IAA 2017 in Frankfurt konnten sich die Genius Kinderreporter Emma und Nick – nachdem sie 3D-Druck und die neuen Roboter kennengelernt hatten – selber davon überzeugen, was “Intelligent Drive” kann. Im Fahrsimulator erlebten sie, wie das Auto von selber anhält, wenn der Fahrer gerade zu abgelenkt ist, um den Fußgänger auf der Straße zu bemerken. Schau dir das unbedingt im Video an:

YouTube

Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
Mehr erfahren

Video laden

PGlmcmFtZSB3aWR0aD0iNjQwIiBoZWlnaHQ9IjM2MCIgc3JjPSJodHRwczovL3d3dy55b3V0dWJlLW5vY29va2llLmNvbS9lbWJlZC9KLVRzU3ZmRE9udz9mZWF0dXJlPW9lbWJlZCIgZnJhbWVib3JkZXI9IjAiIGFsbG93PSJhdXRvcGxheTsgZW5jcnlwdGVkLW1lZGlhIiBhbGxvd2Z1bGxzY3JlZW4+PC9pZnJhbWU+

Beitragsfoto: Daimler AG

Platooning funktioniert ähnlich wie die Elefantenkompanie aus dem Dschungelbuch: Der erste LKW gibt das Tempo vor, alle anderen folgen. Dabei muss nur der Fahrer des vordersten Fahrzeugs lenken und Gas geben beziehungsweise bremsen. Die Lastwagen dahinter sind via WLAN mit dem ersten Truck vernetzt und Computer kümmern sich während der Fahrt um alles. Die hinteren LKW-Fahrer müssen dann nur noch die Instrumente überwachen – ähnlich wie ein Flugkapitän, der den Autopiloten eingeschaltet hat. Während der Fahrt wird dann ab und zu die Position in der Kolonne gewechselt, sodass jeder Mal die Führung übernimmt.

Theoretisch lassen sich auch ganz unterschiedliche Fahrzeuge via WLAN miteinander verbinden – ein LKW könnte beispielsweise während der Fahrt das Signal aussenden, dass er bereit ist, andere in seinen Windschatten zu nehmen. Bis zu neun Fahrzeuge können sich der Kolonne dann anschließen.

Weniger Sprit, mehr Sicherheit

Dank der WLAN-Verbindung zwischen den LKWs kann der Sicherheitsabstand zwischen zwei Trucks von 50 Metern auf 15 Meter verringert werden. Bremst der erste LKW, so funkt er nämlich automatisch den nächsten an, der dann ebenfalls bremst. Das Ganze geschieht blitzschnell – nämlich innerhalb von 0,2 Sekunden. Ein Mensch würde in dieser Situation mindestens eine Sekunde benötigen, um die Lage zu erfassen und auf das Bremspedal zu drücken. Ein Sicherheitsabstand von 15 Metern wäre ohne die automatischen Bremssysteme also viel zu gefährlich.

Der Vorteil bei der Sache: Durch den verringerten Abstand können die hinteren Laster im Windschatten fahren. Dieser entsteht ganz ähnlich wie der durch Licht erzeugte Schatten: Treffen Lichtstrahlen auf einen Gegenstand, werden sie gebremst und hinter dem Gegenstand gibt es kaum noch Licht. Es entsteht ein Schatten. Bei Luftströmen ist das genauso. Hinter einem Gegenstand – beziehungsweise einem vorausfahrenden LKW – ist kaum noch Wind und es entsteht der sogenannte Windschatten. Die LKWs müssen dann weniger Gas geben, um die Geschwindigkeit konstant zu halten. Das spart Sprit und schont die Umwelt.

Mithilfe von Platooning lässt sich so einiges an Sprit einsparen. — Bild: Pixabay

Außerdem wird es dank Platooning in Zukunft wahrscheinlich viel weniger Unfälle mit LKWs geben. Momentan kann es für die Fahrer nämlich manchmal noch sehr anstrengend sein, sich den ganzen Tag auf den Straßenverkehr zu konzentrieren. Gelegentlich lässt dann auch schon mal die Konzentration nach, was im schlimmsten Fall zu einem Zusammenstoß führen kann. Mithilfe von automatischen Bremssystemen wird das voraussichtlich viel seltener passieren.  

Tests auf amerikanischen Autobahnen

Bislang wird das Platooning-Verfahren noch nicht auf den öffentlichen Straßen genutzt, denn das System befindet sich noch in der Testphase. Daimler führt im US-Bundesstaat Oregon auf den Highways derzeit verschiedene Tests durch, die zeigen sollen, ob das System sicher ist. Die amerikanischen Autobahnen eignen sich für diese ersten Tests besonders gut, denn sie sind lang und gerade und der Verkehr kann fließen. Stundenlang geht es im selben Tempo voran. Unter diesen Bedingungen lässt sich das neue Verfahren am besten ausprobieren.

Auf Autobahnen in den USA wird das Platooning-Verfahren derzeit getestet. — Bild: Pixabay

Beitragsfoto: Daimler AG

Die Idee ist schon älter – aber die erste elektrische Ampel, die auch wirklich funktionierte, wurde im Jahr 1914 in den USA aufgestellt. Die Ampel ist also schon über hundert Jahre alt! Ampeln sorgen für einen sicheren Verkehrsfluss und vermeiden Unfälle. An großen, unübersichtlichen Kreuzungen würde ohne die Lichtsignalgeber – das ist einer der Fachausdrücke für Ampeln – ein großes Chaos ausbrechen, erst recht, wenn jede Fahrtrichtung mehrere Spuren hat und es auch noch Abbiegespuren gibt. Deswegen sind alle Ampeln so programmiert, dass nichts passiert – wenn alle Verkehrsteilnehmer gut aufpassen!

Ampeln sorgen für einen reibungslosen Verkehrsfluss. — Bild: Pixabay

Den Takt festlegen

An einer Kreuzung sind alle Ampeln miteinander verbunden, sodass sie aufeinander abgestimmt umschalten. Die Ampeln funktionieren computergesteuert durch einen Algorithmus – und zwar über einen Schaltkasten, zu dem alle Ampeln einer Kreuzung durch unterirdische Kabel miteinander verbunden sind.

Den Takt für die Ampelschaltung geben Fußgänger vor: Die Zeit, wie lange ein Fußgänger braucht, um an einer Fußgängerampel die Straße zu überqueren, ist dabei maßgeblich. Die Menschen sollen natürlich auch dann sicher die Straße überqueren können, wenn sie erst in letzter Sekunde loslaufen – also wenn die Ampel noch grün ist, aber auf Rot umspringt, während sie noch mitten auf der Straße sind. In dieser Zeit darf die Ampel für die Autofahrer auf keinen Fall schon auf Grün umspringen. Sonst passieren Unfälle! Deswegen gibt es Pufferzeiten, in denen alle Ampeln einer Kreuzung auf Rot stehen.

Ein sogenannter Signalzeitenplan legt die Länge der einzelnen Phasen fest. Die Grünzeiten können aber auch verlängert werden, wenn gerade viele Autofahrer unterwegs sind. Eine Möglichkeit dafür sind Sensoren und sogenannte Induktionsschleifen. In großen Städten gibt es jedoch auch eine zentrale Verkehrsüberwachung, die gefährliche Kreuzungen per Videoüberwachung im Auge behält. Dann können die Mitarbeiter auf Knopfdruck einstellen, dass eine Grünphase verlängert wird.

Auch wenn viele Menschen unterwegs sind, müssen alle sicher ans Ziel kommen. — Bild: Pixabay

Grüne Welle und verkehrsgesteuerte Ampeln

Auf einer Strecke wird manchmal die Steuerung mehrerer Ampelanlagen verknüpft, damit der Autofahrer an allen Ampeln auf der Strecke automatisch grün hat und somit nicht anhalten muss. “Grüne Welle” nennt man diese Besonderheit.

Manche Ampeln sind sogenannte verkehrsgesteuerte Ampeln. Sie schalten wirklich nur dann um, wenn auch Autos an der Ampel warten. Doch wie funktioniert das? In den Asphalt vor der weißen Haltelinie wird zunächst eine tiefe Rille gefräst – und zwar im Quadrat. Darin wird nun ein Draht gelegt, und zwar in mehreren Runden übereinander. Ein Kabel versorgt den Draht mit Strom und verbindet ihn mit einem Steuergerät. Wenn Strom durch die Drahtschleife fließt, baut sich ein Magnetfeld auf. Wenn ein Auto an der Stelle über der Drahtschleife steht, fließt mehr Strom, da das Auto aus Metall ist. Das Steuergerät registriert den erhöhten Stomfluss und schaltet die Ampel auf Grün. So kann sichergegangen werden, dass diese Ampeln nur dann umschalten, wenn auch wirklich Verkehr auf der Kreuzung ist. Der Fachausdruck für dieses System lautet Induktionsschleifen.

Solche Ampeln gibt es vor allem in ruhigen Gegenden, zum Beispiel auf dem Land. — Bild: Pixabay

Solche Sensoren können auch an Kreuzungen zum Einsatz kommen, die sehr viel befahren werden. Dort zählen sie, wie viele Autos gerade unterwegs sind, damit sie die Ampelschaltung anpassen. So soll Stau vermieden werden – zum Beispiel morgens, wenn viele Menschen gleichzeitig zur Arbeit wollen.

Und wenn die Ampel mal ausfällt?

Übrigens stehen an Kreuzungen mit Ampeln trotzdem Verkehrsschilder, die die Vorfahrtsregeln anzeigen. Warum eigentlich, wenn man doch nach der Ampelschaltung fährt? Diese Schilder sind jedoch wichtig, falls mal ein technischer Fehler passiert und die Ampel ausfällt. Dann gilt automatisch: Die Autofahrer müssen die Schilder beachten. An sehr unübersichtlichen Kreuzungen wird der Verkehr dann jedoch durch einen Polizisten geregelt.

Beitragsfoto: Daimler AG

Fahren wir gerade zu schnell? Wie weit ist das Fahrzeug vor uns entfernt? Das und vieles mehr können Fahrerassistenzsysteme mit Hilfe von Sensoren wie Radar, Video oder Ultraschall erfassen. Bei Nebel und schlechter Sicht sind sogenannte Unfallpräventionssysteme und Notbremsassistenten besonders wichtig. Sie warnen den Fahrer in gefährlichen Situationen vor, damit er rechtzeitig bremsen kann. Zudem aktivieren sie automatisch die Bremsfunktion. Sind die Straßen rutschig und nass, erhalten Autofahrer Unterstützung des elektronischen Stabilitätsprogramms (kurz: ESP). Dieses gibt dem Auto wie der Name schon sagt während des Fahrens mehr Stabilität und verhindert, dass es ins Schleudern gerät.

Im Klimakanal wird ein Auto bei jeder Wetterlage getestet — Bild: Daimler AG

Assistent bei Wind und Wetter

Regnet es gerade? Auch das wissen Fahrerassistenzsysteme. Mit Hilfe eines Regensensors erkennt das System allerdings nicht nur, ob, sondern auch, wie stark es gerade regnet. Der Sensor misst, wie viele Regentropfen auf die Windschutzscheibe prasseln und aktiviert dann dem Regenwetter entsprechend den Scheibenwischer. Der Autofahrer muss sich um nichts kümmern der Regensensor macht das von ganz allein. Er ist übrigens gerade mal so groß wie ein Ein-Cent-Stück.

Der Regensensor weiß genau, ob es regnet oder nicht. — Bild: Pixabay

Ans Wetter angepasst fahren

Auch wenn Fahrerassistenzsysteme hilfreich sind und das Autofahren sicherer machen, müssen Autofahrer dennoch weiterhin vorsichtig fahren – insbesondere wenn es regnet oder neblig ist. Konkret heißt das: Autofahrer sollten bei schlechtem Wetter langsamer fahren und mehr Abstand zum vorausfahrenden Auto halten.

Fürs Autofahren bei Nebel gilt folgende Faustregel: Abstand ist gleich Geschwindigkeit. Das heißt, wenn man beispielsweise 50 Meter weit sehen kann, sollte man nicht schneller als 50 Kilometer pro Stunde fahren. Doch woher weiß ich, wie viel 50 Meter sind? Das kannst du ganz leicht feststellen: Zwei Leitpfosten – das sind die kleinen Pfähle am Straßenrand – sind auf geraden Strecken immer genau 50 Meter voneinander entfernt. Daran können die Autofahrer sich ganz leicht orientieren und so Entfernungen einschätzen.

Übrigens sollte man bei dieser Sichtweite von unter 50 Metern auch die Nebelschlussleuchte einschalten. Aber auch wirklich nur dann – sonst blendet das grelle Licht andere Verkehrsteilnehmer.

Bei solchen Wetterverhältnissen muss man besonders aufmerksam sein. — Bild: Pixabay

Beitragsfoto: Pexels

Ursprünglich wurden Algorithmen schon genutzt, lange bevor es Computer gab, denn das Prinzip war bereits in der Antike bekannt. Rechenwege sind zum Beispiel eine Art Algorithmus. Wenn du auf deinem Taschenrechner die Wurzel-Taste drückst, brauchst du selber nichts zu rechnen, das Ergebnis wird dir einfach angezeigt. Bevor es Taschenrechner gab, wurden Wurzeln mit einem Algorithmus berechnet.

Heutzutage ist der Begriff vor allem im Zusammenhang mit Computersystemen geläufig. Damit ein Computer etwas machen kann, muss er zunächst einmal wissen, was wir von ihm wollen. Wir müssen ihn also programmieren. Das machen die IT-Spezialisten mit sogenannten Quellcodes: Darin erklären sie dem Computer, was sie von ihm wünschen, und geben Anweisungen, was das System machen soll – und zwar möglichst genau. 

Der Quellcode sieht für das ungeübte Auge erstmal wie ein wirres Durcheinander an Zahlen und Buchstaben aus, doch der Computer kann damit etwas anfangen. In diesem Code verbergen sich auch die Algorithmen. Ein Algorithmus ist nichts anderes als eine Folge von Anweisungen, die ein bestimmtes Problem lösen sollen.

Algorithmen und Quellcodes wirken auf den ersten Blick ziemlich kompliziert.

Wie funktioniert das?

Jede Entscheidung hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab oder wird davon beeinflusst. Das ist auch bei den einfachsten Entscheidungen so, die gar nichts mit komplizierten Berechnungen zu tun haben.

Wenn du dich zum Beispiel fragst, was du heute essen möchtest, dann musst du ein paar Dinge in diese Entscheidung miteinbeziehen: Was hast du noch zu Hause? Hast du Zeit, noch etwas anderes einkaufen zu gehen – und wie viel Geld hast du dafür zur Verfügung? Was schmeckt dir, was nicht? Lohnt es sich noch, an den Süßigkeitenschrank zu gehen oder rufen dich deine Eltern in einer halben Stunde sowieso zum Abendessen?

Würde ein Algorithmus diese Entscheidung treffen, würde er alle Faktoren zusammennehmen und in jeder möglichen Variante miteinander verknüpfen. Jede Kombinationsmöglichkeit und die Folgen daraus vergleicht er dann mit den programmierten Vorgaben. Daraus berechnet er, welche Antwort am wahrscheinlichsten die beste für dich ist.

Algorithmen treffen Entscheidungen.

Algorithmen sind überall

Das klingt jetzt ziemlich kompliziert? Im Alltag sind an vielen Stellen Algorithmen im Spiel, ohne dass du es bemerkst. Sie können den Alltag erleichtern und uns einiges an Arbeit abnehmen.

Ampeln koordinieren mit Hilfe von Algorithmen an einer Kreuzung, wann welche Ampel umschaltet. Das ist eine wichtige Funktion von Algorithmen, denn es hilft, Unfälle zu vermeiden. Im Textverarbeitungsprogramm am Computer sorgt ein Algorithmus dafür, dass dir Rechtschreibfehler angezeigt werden.

Im Internet sind Algorithmen quasi allgegenwärtig. Bei einer Suchmaschine berechnet ein Algorithmus das Ergebnis, das dir angezeigt wird – je nachdem, wo du dich befindest oder was du besonders oft suchst. Wenn zwei Menschen dasselbe Wort in die Suchmaschine eingeben, können also trotzdem ganz unterschiedliche Ergebnisse herauskommen. Der genaue Algorithmus ist aber geheim, um Manipulationen zu vermeiden.

Firmen und Unternehmen nutzen Algorithmen, um Daten auszuwerten und somit zum Beispiel Werbung im Internet an die jeweiligen Interessen des Nutzers anzupassen. So sollst du beim Surfen nur Werbung angezeigt bekommen, die dich auch wirklich interessiert. 

Ampeln werden durch Algorithmen gesteuert. — Bild: Daimler AG

Auch in der Automobilindustrie sind Algorithmen im Spiel

Das Navigationssystem nutzt beispielsweise Algorithmen, um die kürzeste Strecke zu berechnen: Es kann einen Stau erkennen und die Route dann umplanen.

Auch im Auto selber arbeiten viele Assistenzsysteme mit Algorithmen. Oft ist hierbei von „Intelligenz im Fahrzeug“ die Rede. Fahrzeuge können so zum Beispiel Hindernisse umfahren: Das Fahrzeug erkennt den Straßenrand oder wenn ein Hindernis im Weg ist, der Algorithmus sagt dem Fahrzeug, dass es nicht weiterfahren darf, weil da etwas im Weg ist.

Auch wenn es um autonomes Fahren geht, sind Algorithmen unverzichtbar.

Das Navigationssystem berechnet mit einem Algorithmus den richtigen Weg. — Bild: Daimler AG

Wie es sich anhört, wenn die Reifen über den Asphalt rollen, wenn ihr schnell über die Autobahn fahrt oder wenn du dich nicht angeschnallt hast – all das, was du während der Autofahrt hörst, gehört zur sogenannten Fahrzeugakustik. Doch was bedeutet das Wort „Akustik“ eigentlich?

Die Lehre vom Schall

Was ist Fahrzeugakustik?
Du kannst hören, weil Schallwellen dein Trommelfell zum Schwingen bringen; Bild: www.shutterstock.com / F8 studio

Die Akustik untersucht, wie Schall entsteht und sich ausbreitet, wie er beeinflusst wird und wie er erzeugt werden kann. Schall wird durch ein Geräusch oder einen Ton ausgelöst und besteht aus sogenannten akustischen Wellen oder Schwingungen. Sie heißen so, weil sie den Druck der Luft verringern und wieder erhöhen, sodass unsichtbare Wellen entstehen, die durch die Luft „schwingen“. Mit circa 340 Meter pro Sekunde können sich die Schallwellen durch die Luft ausbreiten und bis an dein Ohr gelangen, wo sie dein Trommelfell ebenfalls in Schwingungen versetzen. So kannst du ein Geräusch oder einen Ton hören. Die Schallwellen können außerdem unterschiedlich schnell schwingen: je schneller die Schwingung, desto höher nimmst du einen Ton war. Je stärker der Druck schwankt, desto lauter ist ein Geräusch. Die Lautstärke von Geräuschen wird mit der Einheit „Dezibel“ gemessen. Wenn du zum Beispiel flüsterst, sind das circa 30 Dezibel, wenn du normal sprichst, sind es ungefähr 55 Dezibel.

Ein Auto macht nicht nur „Brumm“

Was ist Fahrzeugakustik?
Eine Schwingung oder Vibration der Karosserie während der Autofahrt kann laut sein; Bild: Daimler AG

Im Gegensatz zur Akustik beschäftigt sich die Fahrzeugakustik nicht nur mit dem generellen Thema „Schall“. Sie analysiert, prüft und verbessert die Geräusche von Fahrzeugen. Im Stadtverkehr bei niedrigen Geschwindigkeiten ist zum Beispiel der Motor meist sehr laut, wenn man anfährt und beschleunigt. Auch das Abrollen der Reifen auf der Fahrbahn, die sogenannten „Reifen-Fahrbahn-Geräusche“, kann man hören. Auf der Autobahn bei sehr hohen Geschwindigkeiten ist die Luftumströmung, also die Aerodynamik, besonders laut. Theoretisch kann aber jedes Einzelteil am Auto Geräusche erzeugen. Besonders, wenn es sich während der Fahrt bewegt, schwingt oder vibriert. Du kannst dir das vorstellen wie nach einem Einkauf: Wie Glasflaschen oder Dosen in der Einkaufstasche, so können auch im Kofferraum Bauteile klappern, knarzen oder quietschen. Die Karosserie, der Fahrzeugrahmen des Autos, kann außerdem Antriebs-, Roll- und Windgeräusche weiterleiten und sie damit noch lauter und störender machen.

Lärm, Lärm und nochmal Lärm

So extrem wie hier dargestellt, hast du das aber bei der Autofahrt nicht wahrgenommen, oder? Das liegt daran, dass sich bereits beim Bau eures Autos Fahrzeugakustiker um diese sogenannten Störgeräusche kümmern und sie entfernen. Bei großen Autobauern wie der Daimler AG testen die Ingenieure die Einzelteile des Autos schon auf ihre Akustik, bevor sie zusammengebaut werden und das Auto fertig ist. Sie passen die Lautstärke des Antriebs und der Reifen den gesetzlichen Vorgaben an. Besonders an großen Straßen, wo viele Autos fahren, ist es manchmal sehr laut. Um Anwohner vor der Lautstärke zu schützen, sind von der Europäischen Union Grenzwerte für die Lautstärke von Autos in Dezibel festlegt. An diese Grenzwerte müssen sich alle Autobauer halten.

Was ist Fahrzeugakustik?
Viele Autos in Großstädten können eine Lärmbelastung sein

Geräusche für die Sicherheit

Doch nicht nur laute Geräusche müssen entfernt werden. Versuch mal Zuhause mit verschiedenen Gegenständen leise Geräusche zu machen. Du wirst merken: Auch hier kann manches sehr unangenehm und störend sein. Wenn Fahrzeugakustiker aber auch leise Geräusche entfernen – warum hört man dann bei der Autofahrt überhaupt noch etwas? Darauf gibt es eine ganz einfache Antwort: Weil es für Autofahrer und Fußgänger sicherer ist. Wenn du die Straße überqueren willst, achtest du meist nicht nur mit den Augen, sondern auch mit den Ohren darauf, ob ein Auto kommt. Müssten sich alle nur noch auf ihre Augen verlassen, gäbe es vermutlich viel mehr Unfälle. Doch auch für den Autofahrer sind akustische Signale wichtig. Einige werden deshalb von den Akustikern künstlich hergestellt oder verstärkt. Wenn der Autofahrer zum Beispiel das Gaspedal drückt, ist das Gasgeräusch für ihn die akustische Rückmeldung, dass das Pedal funktioniert und das Auto nun beschleunigt. Hat er vergessen, sich anzuschnallen, ist es wichtig, dass das Auto sich mit einem Geräusch meldet. Drückt der Autofahrer auf den Knopf auf seinem Schlüssel, sagt ihm ein schnappendes Geräusch, dass das Auto nun abgeschlossen ist.

Was ist Fahrzeugakustik?
Akustikingenieure testen die Geräusche der Fahrzeuge und können Bauteile so verbessern, Bild: Daimler AG

Testcenter mit drei Prüfständen

Die Akustikingenieure der Daimler AG testen die Fahrzeugakustik im Technologiezentrum für Akustik und Schwingungen in Sindelfingen. Erst vor kurzem wurde dieses Zentrum eröffnet. An drei Prüfständen mit Mikrofonen können Geräusche in verschiedenen Verkehrssituationen getestet werden.

Mit dem sogenannten Allrad-Außengeräusch-Prüfstand können die Akustikingenieure Außen- und Innengeräusche unabhängig vom Wetter prüfen. Der „Regengeräusch-Prüfstand“ testet, welche Geräusche zum Beispiel Dach und Scheiben bei unterschiedlich starkem Regen machen. Der „Akustik- und Schwingungskomfort-Prüfstand“ testet die Abrollgeräusche der Reifen und wie sich Straßenunebenheiten anhören. Sogar unterschiedliche Straßentypen können die Fahrzeugakustiker zum Test nachahmen: Kopfsteinpflaster in kleinen Städten hört sich zum Beispiel anders an, als der Asphalt auf großen Autobahnen.

Die Tests helfen letztlich bei der Entwicklung von Bauteilen: Zum Beispiel können die Autobauer Rückspiegel so gestalten, dass schnell vorbeiströmender Wind keine unangenehmen Geräusche macht.

Die Arzthelferin führt dich in einen Raum mit einem riesigen Gerät, du bekommst eine schwere Weste an, musst ganz ruhig stehen. Die Helferin geht kurz aus dem Raum. Und dann ist es auch schon vorbei und hat gar nicht weh getan. Schon mal erlebt? Dann bist du schon geröntgt worden.

Röntgenstrahlung –Was ist das?

Röntgenstrahlen sind benannt nach Wilhelm Conrad Röntgen. Er war ein deutscher Physiker und entdeckte die Strahlen im Jahr 1895. Im Gegensatz zu Lichtstrahlen sind Röntgenstrahlen für unser menschliches Auge nicht sichtbar. Warum? Sowohl Lichtstrahlen, als auch Röntgenstrahlen sind sogenannte elektromagnetische Wellen. Der Unterschied ist, dass die Wellen der Röntgenstrahlung kürzer sind, als die Wellen des Lichts.

Röntgentechnologie
Mit so einem Gerät bist du beim Arzt vielleicht schon einmal geröntgt worden / Bild: www.shutterstock.com, gyn9037

Röntgenröhre

Die Röntgenstrahlen entstehen dadurch, dass sich geladene Teilchen beschleunigen. Diese Elektronen wandern in einer sogenannten Röntgenröhre von einem negativen Pol, der Kathode, zu einem positiven Pol, der Anode. Die Kathode kann die Elektronen zu Beginn erzeugen und beschleunigen, weil sie sich erhitzt und die Elektronen so aus einem Metalldraht herauslöst. Diese Beschleunigung der Elektronen reicht aber noch nicht aus, um Strahlung zu erzeugen. Die Elektronen treffen deshalb auf die Anode und werden da stark abgebremst. Es entsteht ebenfalls eine Beschleunigung, aber eine negative. Diese Beschleunigung reicht aus, um „Bremsstrahlung“ zu erzeugen.

Dichtes und weniger dichtes Gewebe

Wie kann diese Strahlung nun ein Röntgenbild erzeugen, auf dem das Innere des Körpers in hell und dunkel erkennbar ist? Ganz einfach: Die unterschiedlichen Helligkeitsstufen auf dem Röntgenbild spiegeln die unterschiedlichen Gewebearten im Körper wider. Hat ein Gewebe eine hohe Dichte, wird es auf dem Röntgenbild heller dargestellt. Hat es eine niedrige Dichte, sieht man es ganz dunkel.

Röntgentechnologie
So sehen Röntgenbilder aus – wie hier von einem Gehirn / Bild: www.shutterstock.com, Rocketclips, Inc.

Dasselbe Prinzip wird auch bei der  Computertomographie (CT) angewendet. Das CT kennst du vielleicht aus dem Krankenhaus. Hier entstehen Röntgenbilder des ganzen Körpers in Form von Querschnittsaufnahmen.  Man kann das Innere so in einer räumlicheren Art und Weise betrachten und untersuchen.

Röntgentechnologie
So sieht das Gerät für die Computertomographie (CT) aus

Ultrakurzzeit-Röntgentechnologie

Zu medizinischen Zwecken eignen sich Röntgenstrahlen also sehr gut. Doch nicht nur das. Die Röntgenfotografie ist zum Beispiel seit einiger Zeit eine ganz besondere Form der Fotografie und Kunst.

Und auch die Daimler AG wendet eine besondere Form des Röntgens  bei Crashtests an: die Ultrakurzzeit-Röntgentechnologie. Dabei testen die Entwickler die Autos wie bei einem ganz normalen Crashtest auf ihre Sicherheit und auf die Sicherheit für Insassen. Zusätzlich werden nun Stellen am Auto ausgewählt, von denen mithilfe der Röntgentechnologie Standbilder gemacht werden. Das ist gar nicht so einfach: Sowohl bei der Fotografie, als auch beim Röntgen verwackeln die Bilder schnell. Deshalb darfst du dich auch nicht bewegen, wenn du geröntgt wirst. Da bei einem Crashtest alles ganz schnell geht und viel Bewegung im Spiel ist, dürfte es hier dann ja kaum möglich sein, scharfe Röntgenbilder zu machen. Das ist es trotzdem. Für diesen Zweck ist einfach eine sehr genaue zeitliche Abstimmung nötig: Im Vergleich zum normalen Röntgen beim Arzt ist die Belichtungszeit bei einem Crashtest nochmal um ein Tausendstel verkürzt.

Röntgentechnologie
Die Daimler AG röntgt beim Crashtest das Auto, um die Sicherheit der Bauteile genau zu untersuchen

Größere Sicherheit

Am Computer können die Daten aus den Röntgenbildern gemeinsam mit den äußeren Beobachtungen vom Crashtest ausgewertet werden. Man kann somit besser nachvollziehen, wie sich Bauteile im Inneren des Autos bei einem Unfall verändern. Die Entwickler der Daimler AG können reagieren und die Bauteile den Veränderungen anpassen und sicherer machen.

Röntgentechnologie
Das Röntgenbild eines Autos

In Zukunft sollen die Röntgenaufnahmen außerdem noch räumlicher werden, ähnlich wie bei der Computertomographie. Aktuell sind die Bilder von den Crashtests zweidimensional, genau wie die Bilder, die auch der Arzt von dir macht. Zukünftig sollen dreidimensionale Bilder vom Inneren des Autos möglich sein. Dafür arbeitet der Autobauer mit dem Fraunhofer Institut in Stuttgart zusammen, das das Röntgen erforscht und gemeinsam mit Daimler für diesen Zweck weiterentwickelt.

Bilder: Daimler AG

 

Um ein solches Chaos auf den Straßen zu vermeiden und den Verkehr besser zu regeln, gibt es Verkehrszeichen. Sie bestimmen, wer Vorfahrt hat oder welche Geschwindigkeit wo erlaubt ist. Sie warnen aber auch vor möglichen Gefahren wie steilen Straßen oder Bahnübergängen. Alle Verkehrszeichen und ihre Bedeutung sind in der Straßenverkehrsordnung (StVo) festgelegt. Wer sie nicht beachtet, wird bestraft.

Von der Warntafel zum Verkehrsschild

Heutzutage sind Verkehrszeichen zum Beispiel Ampeln oder Markierungen auf der Fahrbahn. Und was noch? Genau, Verkehrsschilder! Und die gibt es übrigens schon seit Mitte des 19. Jahrhunderts. Die allerersten Schilder sollten die Menschen vor Bahnübergängen warnen. Anfang des 20. Jahrhunderts führte der „Kaiserliche Automobil-Club“ unter Kaiser Wilhelm II. die ersten Warntafeln ein. Noch waren diese Tafeln nur mit Text beschriftet. Nach und nach wurden aber immer mehr Zeichen und Farben dafür verwendet. Seit 1923 sind nun nicht mehr die Automobilclubs für das Aufstellen von Verkehrszeichen zuständig, sondern der Staat.

Was gibt es für Verkehrszeichen?

Heute gibt es ganz viele verschiedene Verkehrszeichen. Ein Autofahrer lernt die Bedeutung, wenn er seinen Führerschein macht. Und nicht nur der Autofahrer: Auch Fußgänger und Radfahrer müssen über die Bedeutung der Verkehrszeichen Bescheid wissen, um sicher im Straßenverkehr unterwegs sein zu können. Sicher hast du auch schon einige Zeichen in der Schule gelernt.

Verkehrszeichen
Weißt du, was diese Verkehrszeichen bedeuten? Die Auflösung findest du am Ende des Beitrags; www.shutterstock.com / grebeshkovmaxim

Es gibt fünf verschiedene Arten von Verkehrszeichen: Gefahrenzeichen, wie beispielweise Warnungen vor Bahnübergängen, Baustellen oder Stau. Außerdem gibt es noch Richtzeichen. Das sind Vorfahrts- und Parkzeichen. Viele Richtzeichen sind rechteckig und blau – wie an Autobahnausfahrten, einige auch gelb. Die dritte Art der Verkehrszeichen sind die Vorschriftzeichen. Sie sind meistens rund und rot oder haben einen roten Rand. Sie geben zum Beispiel die Geschwindigkeitsbegrenzung, ein Halteverbot oder ein Überholverbot vor.

Auch Zusatzzeichen sind wichtig. Sie stehen nicht allein, sondern immer in Kombination mit einem anderen Verkehrszeichen, beispielsweise einem Richt- oder Vorschriftzeichen. Sie sind rechteckig und weiß und können andere Vorschriften zeitlich begrenzen. Oft gilt dann eine bestimmte Geschwindigkeitsbegrenzung – zum Beispiel nur von 9 bis 18 Uhr an einem Tag. Die letzte Art von Verkehrszeichen sind Verkehrseinrichtungen. Damit sind Absperrschranken bei Unfällen gemeint. Sie haben immer Vorrang. Sie setzen andere, vielleicht widersprüchliche Verkehrszeichen, außer Kraft.

Viele Sinneseindrücke im Straßenverkehr

Wie du dir denken kannst, sind aber alle Verkehrszeichen unnütz, wenn die Autofahrer sie nicht wahrnehmen. Autofahrer haben im Straßenverkehr allgemein sehr viele Sinneseindrücke zu verarbeiten. Die Geschwindigkeit, in der das Gehirn diese Eindrücke verarbeitet, ist aber begrenzt. Je schneller ein Autofahrer fährt, desto mehr Sinneseindrücke prasseln auf ihn ein. Das Gehirn beginnt bei hohen Geschwindigkeiten dann oft, die Wahrnehmung auf einen kleineren Bereich zu reduzieren. Ein Tunnelblick ist die gefährliche Folge. Deshalb sind Verkehrszeichen auf der Autobahn immer viel größer, als zum Beispiel in der Tempo-30-Zone.

Verkehrszeichen
Der Verkehrszeichen-Assistent von Daimler kann Geschwindigkeitsbegrenzungen erkennen und darauf aufmerksam machen / Bild: Daimler AG

Das Auto unterstützt den Fahrer

Trotzdem kann es beim Autofahren in einem unaufmerksamen Moment mal passieren, dass der Fahrer ein Verkehrszeichen übersieht. Das kann schlimme Unfälle zur Folge haben. Um die Sicherheit zu verbessern, bieten Autobauer wie Daimler Fahrerassistenzsysteme an, die Verkehrszeichen erkennen und den Fahrer darauf aufmerksam machen können.

Wie das funktioniert? Eine Kamera an der Innenseite der Frontscheibe filmt den Bereich vor dem Fahrzeug. Sie kann die runde Form der Schilder erkennen und aus dem Umfeld herausfiltern. Anschließend gleicht das Auto die Informationen mit den GPS-Daten des Navigationssystems ab. Das Auto weiß nun, wo es sich genau befindet und wie schnell es sich fortbewegt. So kann es erkennen, dass die aktuelle Geschwindigkeit nicht den Vorgaben auf dem Schild entspricht. Wenn nun der Fahrer am Schild vorbeifährt, warnt das System ihn, indem ein Signal ertönt und eine Meldung auf dem Display erscheint. Genial oder? Das Assistenzsystem kann vor allem Geschwindigkeitsbegrenzungen, Überholverbote und Fahrtrichtungen erkennen und berichtigen.

Auflösung des Bilderrätsels (links nach rechts): 1. Stop-Schild: Anhalten und Vorfahrt gewähren, 2. Durchfahrt verboten, 3. Gefahrstelle: vorsichtig und aufmerksam fahren, 4. Vorfahrtstraße

Beitragsbild: www.shutterstock.com / Carsten Reisinger

 

Stell dir folgende Geschichte vor: Daniel macht eine Ausbildung zum Mechatroniker. Heute hat er seine Prüfung. Er hat die vergangenen Woche sehr viel dafür gelernt und möchte unbedingt bestehen. Er ist schon sehr aufgeregt. Er setzt sich in sein Auto und fährt los. Auf dem Weg zur Prüfung gehen ihn noch zig Dinge durch den Kopf. Er ist so mit sich beschäftigt, dass er nicht auf die Vorfahrt an der Kreuzung achtet. Ein harter Aufprall und ein lauter Knall reißen ihn aus seinen Gedanken. Daniel hat einen Unfall gebaut. Zum Glück ist niemandem etwas passiert.

Fit und gesund am Steuer

Solche Unfälle wie dieser passieren leider tagtäglich und nicht immer gehen sie so glücklich aus wie hier. Durch Stress, Müdigkeit oder Unwohlsein sind Autofahrer oft abgelenkt und konzentrieren sich nicht genug auf den Straßenverkehr.

Die Daimler AG will deshalb Autos entwickeln, die das Wohlbefinden des Fahrers erkennen und verbessern können. Das Projekt heißt Fit & Healthy – auf Deutsch fit und gesund – und ist Teil der Zukunftsvision des Autobauers. Die Grundidee: Die Autos erkennen wie sich der Fahrer gerade fühlt und unterstützen ihn, wach und fit zu bleiben. Das verbessert nicht nur den körperlichen Zustand des Fahrers, sondern auch die Sicherheit.

Mercedes-Benz Fit&Healthy
Wenn der Fahrer müde ist, schaltet das Auto automatisch auf belebende Musik um

Algorithmen werten den Zustand des Fahrers aus

Doch wie soll das funktionieren? Kann eine Maschine erkennen, wie ein Mensch sich fühlt? Mit moderner Technik ist das heute schon möglich. Daimler will Sensoren einsetzen, die Daten über den Fahrer und über das Umfeld des Autos erkennen und sammeln können. Zusätzlich kann der Fahrer ein Armband tragen, dass seine Vitalität erfasst – wie beispielsweise den Puls oder den Blutdruck. Alle diese gewonnenen Daten kann das Auto mithilfe von sogenannten „Algorithmen“ auswerten und in eine bestimmte Reaktion umwandeln .

Fitnessübungen oder Aufwach-Musik

Was genau das Auto „unternimmt“, um das Wohlbefinden des Fahrers zu steigern, kann ganz unterschiedlich sein. Müdigkeit kann die Sicherheit des Fahrers ganz schön gefährden. Wenn der Fahrer müde ist, kann belebende Musik gespielt werden. Oder das Auto empfiehlt über den Bildschirm eine kurze Pause. Dort kann der Fahrer dann nach Anleitung auf dem Display Aufwachübungen machen.

Bei Stress und Anspannung geht es darum, den Fahrer zu beruhigen: Das Navigationssystem wählt eine entspanntere Route mit weniger Verkehr aus, aus den Boxen ertönt Entspannungsmusik, über das Display erhält der Fahrer Atemübungen gegen Stress oder Sitzmassagen gegen Verspannungen.

Mercedes-Benz Fit&Healthy
Für gestresste Fahrer gibt es eine Sitzmassage

Erste Autos mit Wohlfühlfaktor in Entwicklung

Auch das Klima, der Duft und die Beleuchtung wirken sich im Auto auf die Stimmung des Fahrers aus. Auch dafür soll es in Zukunft passende Angebote geben. Doch woher wissen die Entwickler, welche Daten welchen Gefühlszustand des Fahrers anzeigen und wie man ihn verbessern kann? Dafür arbeitet Daimler mit dem Elektronikkonzern Philips zusammen. Die Entwickler kennen sich bestens mit sogenannten Gesundheitstechnologien aus. Bereits dieses Jahr sollen die ersten Autos mit solchen Systemen ausgestattet werden.

Um dem Fahrer eine komfortable Autofahrt anzubieten, müssen die Sensoren im Auto möglichst viele Daten sammeln. Viele Menschen mögen es allerdings nicht besonders gerne, wenn so viele persönliche Daten von einer Maschine oder einem Auto erfasst werden. Deshalb arbeiten Daimler und Philips an einer Lösung, die dem Fahrer ermöglicht, selbst zu steuern, welche Daten von ihm erfasst werden dürfen und welche nicht.

Beitragsbild: www.shutterstock.com / antoniodiaz

Bilder: Daimler AG

Mobilität ist wichtig

Hast du schon mal eine Fahrradpanne gehabt und warst so richtig aufgeschmissen? Du hattest es eilig, aber platte Reifen haben dir einen Strich durch die Rechnung gemacht? Deinen Eltern geht es mit ihrem Auto sicherlich manchmal ähnlich. Auch hier macht sich ein Defekt oft dann bemerkbar, wenn man es gerade am wenigsten gebrauchen können.

Genau wie du mit deinem Fahrrad, sind auch Unternehmen auf ihre Fahrzeuge angewiesen. Lkw sind für viele Unternehmen wichtige Transportmittel für ihre Waren und Produkte. Sie schaffen wichtige Bauteile oder Zutaten für die Herstellung der Firmenprodukte an. Gleichzeitig liefern sie die fertigen Produkte an Kunden aus. Ein Lkw-Fahrer ist deshalb während eines Arbeitstags oft unter Zeitdruck, da alles rechtzeitig am Ziel ankommen muss. Häufig bleibt für die Firma nicht viel Zeit, um regelmäßig zu kontrollieren, ob mit dem Lkw alles in Ordnung ist. Wenn dann auf einer Dienstfahrt mal eine Panne passiert, ist guter Rat teuer. Meist muss das Fahrzeug dann für viel Geld repariert werden und das dauert seine Zeit …

Mercedes-Benz Uptime
Der Lkw erkennt, wenn es ein Problem mit der Technik gibt und meldet das direkt an eine Mercedes-Benz Service-Organisation

Immer Up-to-Date

Der Autobauer Daimler möchte solche Überraschungen bei den Lkw künftig vermeiden. Sie sollen ab sofort selbstständig und frühzeitig erkennen, wenn es ein Problem mit der Technik oder eine drohende Panne gibt. Das Problem soll samt Lösungsvorschlag ermittelt und anschließend direkt an eine Service-Organisation von Mercedes-Benz weitergegeben werden. Die Service-Organisation kann dann den Kunden gleich benachrichtigen und im Falle eines größeren Defekts einen Werkstatt-Stopp direkt auf der geplanten Route des Lkw organisieren. Dabei kann sie nicht nur die Dauer der Reparatur vorhersagen, sondern sogar checken, ob die nächste Werkstatt die benötigten Ersatzteile auch vorrätig hat. Die Werkstatt kann dann die Reparatur schon vorbereiten, bevor der Lkw ankommt. Die selbstständige Organisation von Terminen in Autowerkstätten fällt für die Unternehmen somit weg.

Mercedes-Benz Uptime
Über die „FleetBoard Connectivity Plattform“ tauscht der Lkw seine technischen Daten mit den Service-Stellen aus

Daten in Echtzeit

Klingt super. Doch wie funktioniert das genau? Damit der Lkw Daten mit den Service-Unternehmen von Mercedes-Benz austauschen kann, benötigt er die sogenannte „FleetBoard Connectivity Plattform“. Das hört sich kompliziert an, ist aber eigentlich ganz einfach: In jeden neuen Mercedes-Benz Lkw wird ein Gerät eingebaut, das etwa so groß ist wie ein halbes Blatt Papier. Es kann die technischen Daten des Lkw senden und empfangen – und das in Echtzeit. Das bedeutet, dass der Austauschprozess im Falle eines technischen Fehlers nur wenige Sekunden dauert, da der Lkw seinen eigenen technischen Status rund um die Uhr überwacht und kontrolliert. Das kann er, weil seine Technik mit Sensoren und Kameras ausgestattet ist, die über die „FleetBoard Connectivity Plattform“ vernetzt und ausgewertet werden.

Intelligenter Lkw der Gegenwart

Doch das ist noch lang nicht alles. Bald soll es auch möglich sein, Defekte am Lkw von der Ferne aus gleich zu beheben. Das kannst du in etwa mit deinem Smartphone vergleichen. Auch hier löst der Hersteller technische Probleme, indem er eine neue Software aufspielt oder ein Software-Update macht.

Zwar möchte Daimler die selbstständigen Uptime-Lkw in Zukunft noch weiterentwickeln, das Uptime-System ist aber schon seit der IAA Nutzfahrzeuge 2016 hochaktuell. In zwölf verschiedenen europäischen Ländern sind die Lkw jetzt schon ihr eigener Herr, was die technische Wartung anbelangt.

Du bist interessiert, was es auf der IAA 2016 in Hannover sonst noch so zu sehen gab? Die Genius-Kinderreporter Emma und Nick zeigen es dir hier.

Bilder: Daimler AG