Präsentation Vortrag Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. Eckehard Schnieder

Regelkreise der Verkehrssicherheit
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. Eckehard Schnieder
Symposium zur VSI 2020 | Braunschweig 2012
08. November 2012
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
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Symposium zur VSI 2020 | Braunschweig 2012
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
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1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Lektion Stärkere Vernetzung 1: Einschleifige der wesentlichen Regelkreise Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
der Verkehrssicherheit
2. Aus Unfällen lernen
Lektion 2: Mehrschleifige Regelkreise der Verkehrssicherheit
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Lektion Mehr Wirkung 3: Kaskadierte Regelkreise der Verkehrssicherheit
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: 2. Bundesliga-Ergebnisse
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[www.bundesliga.de 2012]
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Aktienkurse
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Prozess und Messgrößenerfassung
Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
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Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Messglied /
Sensor
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u p(t)
Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
y p(t)
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Unfallhäufigkeit in unterschiedlichen Verkehrssituationen
Falsche Straßennutzung = 9,5%
Nichtbeachten der Vorfahrt = 20%
Fehler beim Überholen = 5,7%
Fehler beim Ein- bzw. Anfahren = 5,7%
nicht angepasste Geschwindigkeit = 24,6%
ungenügender Abstand = 16,5%
Fehler beim Abbiegen = 10,8%
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Alkoholeinfluss = 7,2%
Quelle: Meine Welt in Bildern (Kerle im Verlag Herder 2002)
Quelle: destatis
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Kosten der Verkehrssicherheit
BASt Bericht M208 von 2010
„Die neu berechneten Unfallkosten betragen im Jahr 2005 annähernd 31,477 Milliarden
Euro. Die Personenschäden hatten daran einen Anteil von 15,226 Milliarden Euro die
übrigen 16,252 Milliarden Euro entfielen auf die Sachschäden.“
Kostensätze für Personenschäden (je verunglückte Person)
Getötete 1.035.165
Schwerverletzte 110.506
Leichtverletzte 4.403
Kostensätze für Sachschäden (je Unfall)
Unfall mit Getöteten 40.242
Unfall mit Schwerverletzten 19.436
Unfall mit Leichtverletzten 12.775
Schwerwiegender Unfall mit nur Sachschaden 19.035
Übriger Sachschadenunfall (einschließlich
Alkoholunfall)
5.550
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Altersverteilung der verkehrsbedingten Mortalität (2002)
Mortalität
0,00035
0,00030
0,00025
0,00020
0,00015
0,00010
0,00005
0,00000
⎡ Tote ⎤
⎢
⎥
⎣Jahr
×Person ⎦
λ
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
t 0
Alter
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β
Quelle: destatis
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t

Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Entwicklung der Verkehrstoten in Deutschland
Tsd. Getötete
Ist
Soll
25
20
15
10
5
0
Einführung der
Höchstgeschwindigkeit
innerhalb Ortschaften
1950
Einführung der
Höchstgeschwindigkeit
auf Landstraßen
Einführung der
0,8-Promillegrenze
Einführung der
Richtgeschwindigkeit
auf Autobahnen
Einführung
Helmtragepflicht
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Einführung
Gurtanlegepflicht
Einführung der
0,5-Promillegrenze
3991
1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
Jahr
Organisatorische/
gesetzliche
Sicherheitsmaßnahmen
Fahrzeugseitige
Sicherheitsmaßnahmen
Quelle: destatis 2012
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte und prognostizierte Werte: Entwicklung der Krankheitslasten
Erkrankung oder Verletzung Ranking in
2004
Infektionen der Atemwege 1 6
Durchfallerkrankungen 2 18
Unipolare depressive Störungen 3 1
Ischämische Herzkrankheiten 4 2
HIV/AIDS 5 9
Zerebrovaskuläre Erkrankungen 6 4
Frühgeburten mit niedrigem Gewicht 7 12
Angeborene Asphyxie 8 15
Straßenverkehrsunfälle 9 3
Neonatale Infektionen 10 11
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Ranking in
2030
Quelle: The Global Burden of Disease, WHO,2010
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Unfallgeschehen in Braunschweig
4 Tote
1 Toter
2 SV
1 LV
6 LV
1 LV
65 T€
Unfälle mit mind. 1Toten
(skaliert zwischen 1 und 4 Toten)
Unfälle mit mind. 1 Schwerverletzten (ohne Tote)
(skaliert zwischen 1 und 2 Schwerverletzten)
Gesamtes Unfallgeschehen in Braunschweig
im Jahr 2004
Unfall mit 1 Toten
am 29.03.2004
um 2:50 Uhr
Unfälle mit mind. 1 Leichtverletzten (ohne Schwerverletzte und Tote)
(skaliert zwischen 1 und 6 Leichtverletzten)
Unfälle mit Sachschäden
(ohne Verletzte und Toten)
(skaliert zwischen 0 und 65000 € Schaden)
Januar 04 Februar 04 April 04 Mai 04 Juli 04 September 04 Oktober 04 Dezember 04
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Kennzahlen der Verkehrssicherheit
Quelle: The Global Burden of Disease, WHO,2004
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Kennzahlen der Verkehrssicherheit
Quelle: The Global Burden of Disease, WHO,2004
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Kennzahlen der Verkehrssicherheit
Quelle: The Global Burden of Disease, WHO,2004
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Messwerte: Kennzahlen der Verkehrssicherheit
Quelle: The Global Burden of Disease, WHO,2004
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YLL (Years of Life Lost) Vergleich in Europa
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VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Sollwerte und Steuerung
Jeder hat das Recht auf
Leben und körperliche
Unversehrtheit. Die
Freiheit der Person ist
unverletzlich.
Grundgesetz Artikel 2 (2)
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Sollwerte und Steuerung: Formale Darstellung
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
y p(t)
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Sollwerte und Steuerung: Zielformulierung
“The United Nations General Assembly has set the goal for the decade: "to stabilize
and then reduce the forecast level of road traffic fatalities around the world" by 2020.
Millions of deaths could potentially be prevented as a result.
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
The United Nations' Decade of Action for Road Safety 2011-2020 is our opportunity
to make our communities and streets safer wherever we live.“
y p(t)
Quelle: (http://www.decadeofaction.org/believe/index.html)
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Sollwerte und Steuerung: Formale Darstellung
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
y p(t)
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quantisiert
Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Sollwerte und Steuerung: Lichtsignalanlage – Quantisierte Sollzustände
t 1 t 2 t 3 t 4
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Zeit
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regler
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regler: Formale Darstellung
Regelabweichung
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
e(t)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
y p(t)
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regler: Mensch im Regelkreis der Fahrzeugregelung
Fahrt-
ziel
Standort
Position
Emotionen
∆
menschlich / kognitiv physisch
Ethik
Moral
Werte
Entscheidung
(+ Lernen)
Wahrnehmung
aktuelle
Grenzen
gesetzl.
Grenzen
Handeln
Umgebung
φ, a
intern extern
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Aktorik
Lenkung
Bremse
Motor
Schaltung
Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung
Abstand, rel. Differenzgeschw., rel. Beschl.
Wind
Steigung
…
Fahrzeugbewegung
FahrzeugbewegungVorausfahrzeug
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regler: Bestrafungs- und Belohnungscharakteristik
Bestrafung [in %]
Bestrafung
Polizeikontrollen
Bußgeldkatalog
Steigende
VS
VS
100
50
Gutverhalten
VS
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0
100
Belohnung
Sinkende Versicherungsprämien
Geringer Kraftstoffverbrauch bei
moderater Fahrweise
Geringe Instandhaltungskosten
Hoher Wiederverkaufswert der
Pkw‘s
Belohnung [in %]
Versicherungsprämien Fehlverhalten (akkumuliert)
Die Menschen erreichen?
50
0
VS
Prävention durch Information
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Erwartete Unfallhäufigkeit
Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regelkreisdynamik: menschlicher Erfahrungsgewinn
0,8
0,6
0,4
0,2
[Maycock et.al. 1991]
bis 17 Jahre
Jährliche
Fahrleistung 12Tkm
bis 20 Jahre
bis 25 Jahre
Die Menschen erreichen
Prävention durch Information
bis 36 Jahre
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bis 50 Jahre
20 30 40 50 60 70
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und Automatisierungstechnik
Alter
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VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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Prozent
Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regelkreisdynamik: Markteinführung von Fahrerassistenzsystemen
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 5 10 15 20 25 30
Jahr seit Markteinführung
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Seite 35
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und Automatisierungstechnik
Quelle: DAT
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Prozent
Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regelkreisdynamik: Bestand von Fahrerassistenzsystemen
90
80
70
60
50
40
Ausstattungsgrad von Bestandsfahrzeugen
30
20
10
0
0 5 10 15 20 25 30
Jahr seit Markteinführung
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Quelle: DAT
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VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regelkreisdynamik: Abtastung: Formale Darstellung
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regelabweichung
e(t)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
y p(t)
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regelkreisdynamik: Abtastung: Formale Darstellung
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regelabweichung
e(t)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
y p(t)
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regelkreisdynamik: Abtastung: Formale Darstellung
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regelabweichung
e(t)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Seite 40
Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
y p(t)
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und Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. E. Schnieder

Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regelkreisdynamik: Abtastung - Menschlicher Regler
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Seite 41
Pioneer Days On RT Video
Institut für Verkehrssicherheit
und Automatisierungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. E. Schnieder

Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Regler: Dynamik der menschlichen Regelung
Führungsgröße
(Sollwert) Mensch (Regler)
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Seite 42
Regelabweichung
∆v
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und Automatisierungstechnik
∆s
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VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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Seite 43
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Abtastphänomen: Simulation von Längshöhenfehlern
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Seite 44
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Abtastphänomen: Technische Mängel in Bezug auf Unfälle und HU
Mangelverhalten von
Pkw im Rahmen der HU
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Unfälle aufgrund
technischer Mängel
Quelle: TÜV SÜD
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Abtastphänomen: Mediale Debatte zu HU-Intervallen
Braunschweiger Zeitung 01.11.2012
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Abtastphänomen: Simulationsergebnisse für HU-Intervalle
Prüfintervall
Merkmal
Unfallwahrscheinlichkeit
[Unfälle/Auto]
Relativer Rückgang
[%]
(bezogen auf 3-2-2-2)
3-2-2-2-2 0,00812 -
3-2-2-1-1-1-1 0,00567 30%
1-1-1-…-1-1 0,00393 52%
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Seite 47
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VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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und Automatisierungstechnik
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Zwischenbilanz
Lektion 1: Der einschleifige Regelkreis
I. Messwert,
II. Sollwert,
III. Regler,
IV. Quantisierung
V. Dynamik,
VI. Abtastung,
Lektion 2: Gekoppelte/Mehrschleifige Regelkreise
Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
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und Automatisierungstechnik
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Lektion 2: Gekoppelte / mehrschleifige Regelkreise
Formale Darstellung
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regelabweichung
e(t)
Regler
Regelabweichung
e(t)
Regler
u(t)
Stellgröße
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
u(t)
Stellgröße
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Stellglied /
Aktor
Messglied /
Sensor
Stellglied /
Aktor
Messglied /
Sensor
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Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 50
u p(t)
Prozess
Störung d(t)
Störung d(t)
Regelgröße
y p(t)
Prozess
up(t) Regelgröße
y p(t)
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und Automatisierungstechnik
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Lektion 2: Gekoppelte / mehrschleifige Regelkreise
Abstandshaltung
Anteil der Folgefahrten [%]
Anteil der Folgefahrten [%]
12
10
8
6
4
2
Beeinflussung des Versuchsfahrers: Hawthorne Effekt
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Nettozeitluecke [s]
12
10
8
6
4
2
Bußgeld?
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Nettozeitluecke [s]
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Seite 51
Versuchsfahrzeug
Nachfolgefahrzeug
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Geschwindigkeit
Lektion 2: Gekoppelte / mehrschleifige Regelkreise
Sollwerte: Geschwindigkeitsvorgabe durch WVZ
100
Fahrer ACC
140
s 1 s 2 s 3 s 4
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Strecke
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Lektion 2: Gekoppelte / mehrschleifige Regelkreise
Dynamik: Kollisionsverhalten bei unterschiedlichen Verzögerungen (Simulation)
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Lektion 2: Gekoppelte / mehrschleifige Regelkreise
Formale Darstellung, unterschiedliche Dynamik
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regelabweichung
e(t)
Regler
Regelabweichung
e(t)
Regler
u(t)
Stellgröße
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
u(t)
Stellgröße
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Stellglied /
Aktor
Messglied /
Sensor
Stellglied /
Aktor
Messglied /
Sensor
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Seite 54
u p(t)
Prozess
Störung d(t)
Störung d(t)
Regelgröße
y p(t)
Prozess
up(t) Regelgröße
y p(t)
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und Automatisierungstechnik
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Lektion 2: Gekoppelte Regelkreise
Anreizverhalten der Verkehrssicherheit
Bestrafung 2
Nichtbelohnung
+
Bestrafung 1 (häufig)
•Überwachung
Bestrafung 2 (selten)
•Polizei
• Versicherung
Bestrafung 1
+
+
-
+
Gutverhalten
Gutverhalten
-
Fehlverhalten
Fehlverhalten
Belohnung 1
Nicht-Bestrafung
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Seite 55
+
-
-
+
-
Belohnung 2
echt, selten,
gering
+
Verkehrssicherheit
-
+
Belohnung 1 (häufig)
• Freude an der nicht
geahndeten Übertretung
= Werteverfall
Belohnung 2 (selten)
• Versicherungsprämien
• ausdrückliche Belohnung
• begleitetes Fahren
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Lektion 2: Gekoppelte Regelkreise
Beispiele für komplexe Wirkungszusammenhänge
Rückgekoppelte Interaktion der
Akteure im System Straßenverkehr
Vorgaben/
Anreize für
Produktangebot
Gesetzgeber
Ziele:
Reduktion von
Emissionen etc.
Hersteller
Ziele:
Maximierung
des Absatzes
etc.
Wirkung der
Vorgaben/
Anreize:
Produktangebot
Vorgaben/Anreize für
Produktentwicklung
Vorgaben/
Anreize für
Kaufverhalten
Produktangebot
Kaufverhalten
Vorgaben/
Anreize für
Kaufverhalten
Versicherer
Ziele:
Maximierung des
Gewinns etc.
Kunde
Ziele:
Preiswerte
Mobilität etc.
Wirkung der
Vorgaben/
Anreize:
Kaufverhalten
Wirkungsketten im System
Dynamics-Modell
Penalty Costs for not
meeting regulations
-
-
Profits
+
-
+
GDP, Income
Effect of Purchase
Price on Demand
Population
Purchase Price
+
+
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Seite 56
+
-
Demand for +
Cars
Effect of Utilization
Costs on Demand
+
- +
Competitors' Product
Characteristics
Effect of Usage and
Congestion on Demand
Effect of Fuel +
Availability on
Demand
Effect of Experience with new
technologies on Demand +
+
Fuel Prices etc.
Variable Costs of
Car Ownership
+
Total Car
Utilization Costs +
+
Total Production
Cost
+
+
Car Orders
+
+
+
Desired Product Range
Perceived Customer
(Size and Mix of new cars)
+
Preferences
+
+
R&D
Product
Characteristics Product
+
Ressources
+
Improvement
+
Order Forecast
+
+
R&D Costs
-
Fuel Stations +
Emissions
+
+
Car Trips
Delivery Lead Time
-
+ +
+
-
-
Retail
Inventory
+
Order
Backlog
+
Deliveries
Installed Base
of Cars
+
Fixed Costs of Car
Ownership
+
+
+
+
-
Tax, Insurance,
Leasing Rates
etc.
Manufacturing
Capacity
Variable
Production Costs
+
Fixed Production
Costs
Institut für Verkehrssicherheit
und Automatisierungstechnik
-
+
Regulation
Target Capacity
Utilisation
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+
-
+
Target Market Share

VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 57
Institut für Verkehrssicherheit
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Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
08. November 2012
Seite 58
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Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
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und Automatisierungstechnik
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Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
Sollwerte: Pyramide des Rechts
UN Charta
Römische Verträge (EU)
GG
Gesetze
Verordnungen
Technische Normen
Standards, Spezifikationen, etc.
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Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 59
Wiener Weltabkommen (´67)
StVG, StVUnfStatG
ProdHaftG, StGB
StVO, FZV, FahrschAusbO
ISO FDIS 26262,
ECE R13,
VW 91102
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und Automatisierungstechnik
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Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
Beteiligte an Regelkreisen der Verkehrssicherheit
UNO
Gerichte
Bundesministerium
für Verkehr, Bau und
Stadtentwicklung
Gesetzgebung
Landesministerien
EU
Herstellerindustrie
Länderpolizei
Aufsicht
Überwachung
Sachverständigenbüro
Zulieferer
Wirtschaft
Unterhaltung
Verkehrsplanung
Verkehrssicherungspflicht
Kommunen
TÜV, DEKRA,
GTÜ, KÜS
Verbände
VDA
Logistik Versicherungen
Kampagnen
Untersuchungen
Empfehlungen
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Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 60
KBA
Statistiken
ETSC
DVR
ISO/IEC
DIN, VDI
Sicherheitsbeurteilung
Straßenverkehrsämter
Behörden
Unfallforschung
Organisation
Nichtregierungsorganisationen
ADAC,BUND
BAST
BAGV
FGSV
Deutsche
Verkehrswacht
Verkehrsgerichtstag
Verkehrszentralregister
Technische Überprüfung
Hauptuntersuchung
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und Automatisierungstechnik
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VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
3. Mehr Wirkung
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
4. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
5. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
6. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
7. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
8. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
9. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
10. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
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Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 61
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Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
Regelungsstruktur: Zentrales Verkehrsmanagement
Messung
an diskreten Punkten
in großen Abständen
Datenauswertung
Zentral
mit aggregierten Daten
Verkehrsbeeinflussung
an diskreten Punkten
zeitliche Hysterese
Abtastheorem
Investitionskosten
hoch (> 200.000 € / km) für Straßenbaulastträger
Kapazitätssteigerung
örtlich begrenzt durch niedrigen
Ausrüstungsgrad (10%) des Autobahnnetzes
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Seite 62
Quelle: Detering, 2011
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Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
Abtastphänomen: Zentrales Verkehrsmanagement
08. November 2012 Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. E. Schnieder | Symposium zur
Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 63
Video vom Hannoveraner Pferdeturm
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Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
Regelungsstruktur einer assistierten Folgefahrt
08. November 2012 Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. E. Schnieder | Symposium zur
Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 64
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Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
System Dynamics Modell für Unfallursachen
08. November 2012 Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. E. Schnieder | Symposium zur
Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 65
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und Automatisierungstechnik
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Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise
Hierarchische Regelkreisstruktur der Verkehrssicherheit
räumlich
Wahrnehmung
Bewerten
Ziel:
Sicheres
Verhalten
Gesellschaft
Volkswirtschaft
Politik
Gesetze
Ausbildung
Verkehrsmittel Planer
Hersteller
Verkehrsinfrastruktur
Erfassen
Verkehrssicherheit
Handlung
Betrieb
Fahrzeug
Verkehrsverhalten
Messen
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Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 66
Kommunizieren
Ausführen
Hierarchie
Beeinflussen
Zeitliche Dimension
Kurz/mittel/langfristig
Dimension
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VSI 2020
10 Punkte Plan
1. Netzwerk Verkehrssicherheit
Stärkere Vernetzung der wesentlichen Träger der Verkehrssicherheitsarbeit
2. Aus Unfällen lernen
Elektronische Unfallauswertung und –analyse – wissenschaftliche Unfalluntersuchung – Sondererhebung
Baumunfälle
"Nicht weil die Dinge schwierig sind, trauen wir uns nicht,
1. Mehr Wirkung
sondern weil wir uns nicht trauen, sind sie schwierig."
Konzentration auf wirkungsorientierte Maßnahmen – nach Maßgaben der örtlichen Unfalluntersuchung
2. Über Informationen und Transparenz zur Akzeptanz
Gefahrenatlas Niedersachsen – Unfälle und Geschwindigkeiten im Gefahrenraster
3. „Werkstatt Sichere Landstraße“
Koordinierung auf Ebene der obersten Landesbehörden
4. Mit Kennzahlen steuern
Entwicklung und Erhebung wirkungsorientierter Kennzahlen
5. Die Menschen erreichen
Prävention durch Information – Einbeziehung von Social Networks
6. Sicherheit erleben
Öffentlichkeitsarbeit zur VSI 2020 - Verkehrssicherheitstag
7. Fachkompetenz stärken
Koordinierte Fortbildung von Polizei und Straßenverkehrsbehörden
8. Betroffen machen
Landesweite Einführung eines einheitlichen Präventionsmodells
08. November 2012 Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. E. Schnieder | Symposium zur
Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Seite 67
Seneca
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
System-theoretische Nachlese ?
08. November 2012
Seite 68
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Quelle: Sempés Radfahrer 1998
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
Zusammenfassung: Regelungstechnische Interpretationen (1/3)
Evolutionäre Entwicklung (Störungszustände)
Verkehrsgefährdungen führen zur Selektion (evolutionstheoretisch)
Der am besten angepasste Organismus überlebt
− Besonnene Verkehrsteilnehmer (Verkehrsobjekte)
− Robuste oder widerstandsfähige Verkehrsmittel
Machtausübung und Regelbeachtung (Regelabweichung, Regler, Stellglied)
Beachtung der Verkehrsregeln
Missachtung dieser Regeln stört das gegenseitige Vertrauen der Verkehrsteilnehmer
Verkehrskontrollen stabilisieren das Verkehrssystem hinsichtlich des gegenseitigen
Vertrauens
Zugangsbeschränkung der Ressource (Begrenzung)
Behördliche Zulassungen reglementieren den Zugang zum Verkehrssystem (HU,
Führerschein)
Selektive Nutzung der unterschiedlichen Verkehrswege durch Verkehrsmittel
Verbote für Geschwindigkeit, Gesamtgewicht…
08. November 2012
Seite 69
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
Zusammenfassung: Regelungstechnische Interpretationen (2/3)
Risikomanagement (Regelkreis)
Durch das Risikomanagement werden aufgrund zu erreichender akzaptabler
Risikomaße eine Auswahl bezüglich der technischen Herstellungsressourcen getroffen
Bei nicht Erreichung der Zielvorgaben müssen weitere Maßnahmen beschlossen
werden
Führungsgröße „Verkehrssicherheit“ und Messung (Sollwertvorgabe, Messwerterfassung)
Bei der „Vision Zero“ wäre die Führungsgröße „0“
Allgemeiner würde man eine Verbesserung der Verkehrssicherheit anstreben
− Planung und (Wieder-)herstellung (technische Sicht)
− Ausbildung und Rettung (menschliche Sicht)
• Qualität der Fahrerlaubnisprüfung
• Dauer bis Rettungskräfte am Unfallort eingetroffen sind
08. November 2012
Seite 70
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
Zusammenfassung: Regelungstechnische Interpretationen (3/3)
Emergenz
Durch das komplexe und komplizierte Wirkungsgeflecht sind emergente
Verhaltensweisen nicht immer exakt vorhersehbar
− Kompensationseffekte bei der Einführung des ABS
− Verhaltensanpassung der Fahrer an moderne Fahrerassistenzsysteme
Weitere Schwierigkeit besteht in der unterschiedlichen Dynamiken zwei ineinander
wirkender Teilsysteme (träge Systeme)
− Einfluss auf das Fahrzeugalter durch die Einführung der Abwrackprämie (2009)
• Verbesserung der Sicherheitsausstattung?
Funktionsprinzip „Rückkopplung“ (Regelkreis)
Erst durch die Rückkopplung kann ein Regelkreis geschlossen werden
− Hauptuntersuchung nach dem Intervall 3-2-2-2… (Abtasttheorem)
Polizeiliche Kontrolle verbindlicher Vorgaben, Regeln und Werte
− Gurtanlegepflicht
− Alkoholgrenze
− Geschwindigkeitsbeschränkungen
− Ahndung
08. November 2012
Seite 71
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
Literatur
Jahr Autor Titel
1965 Nader, Ralph
Unsafe at Any Speed: The Designed-In Dangers of the
American Automobile
1996 Thomas, Uwe Dichtung und Wahrheit in der Verkehrspolitik : Renaissance
der Schiene - flüssiger Verkehr auf der Straße?
1999 Vester, Frederic
2007 Holte, Hardy
2009 Vanderbilt, Tom
2010 Dörner, Dietrich
2013
Schnieder, Eckehard
und Schnieder, Lars
08. November 2012
Seite 72
Crashtest Mobilität : die Zukunft des Verkehrs, Fakten,
Strategien, Lösungen
Der automobile Mensch: Schlaglichter auf das Verhalten im
Straßenverkehr
AUTO - Warum wir fahren, wie wir fahren und was das über
uns sagt
Die Logik des Misslingens : strategisches Denken in
komplexen Situationen
Verkehrssicherheit: Maße und Modelle, Methoden und
Maßnahmen
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. E. Schnieder | Symposium zur
Verkehrssicherheitsinitiative 2020 | Braunschweig
Institut für Verkehrssicherheit
und Automatisierungstechnik
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
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Symposium zur VSI 2020 | Braunschweig 2012
Allzeit gute Fahrt!
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Regelkreise der Verkehrssicherheit
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Gliederung des Vortrags
Lektion 1: Einschleifige Regelkreise der Verkehrssicherheit
Lektion 2: Mehrschleifige Regelkreise der Verkehrssicherheit
Lektion 3: Kaskadierte Regelkreise der Verkehrssicherheit
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Quelle: Sempés Radfahrer 1998
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Sollwerte: Zielsezung
“The United Nations General Assembly has set the goal for the decade: "to stabilize
and then reduce the forecast level of road traffic fatalities around the world" by 2020.
Millions of deaths could potentially be prevented as a result. :
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regelabweichung
e(t)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
The United Nations' Decade of Action for Road Safety 2011-2020 is our opportunity
to make our communities and streets safer wherever we live.“
y p(t)
Quelle: (http://www.decadeofaction.org/believe/index.html)
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Lektion 1: Einschleifige Regelkreise
Sollwerte: Formale Darstellung
Führungsgröße
w(t)
(Sollwert)
Regelabweichung
e(t)
Regler
Gemessene Größe
y(t)
(Istwert)
Regelstrecke
Stellgröße
Stellglied /
u(t) Aktor up(t) Messglied /
Sensor
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Störung d(t)
Prozess
Regelgröße
y p(t)
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