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Accident research 2.0: New methods for representative evaluation of integral safety in traffic
(2013)
BMW has developed a procedure for rating Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) benefits that integrates two distinct tools. The tool "S.A.F.E.R." is designed to analyze the pre-crash phase. The aim of S.A.F.E.R. is to simulate all relevant processes in sufficient detail to obtain reproducible estimates of key indicators (effectiveness, false positives, etc.). The relevant processes include not only traffic and vehicle dynamics, but also environmental and most importantly human factors. Representative distributions of factors and parameters are obtained by taking the stochastic variation of all relevant parameters into account in the simulations. The second tool, known as "ICOS", has been designed to provide a high-resolution, high-fidelity description of crash phase dynamics. If one converts the outputs of stochastic simulation into inputs for crash dynamics, the result is a comprehensive description of exactly how a safety system can reduce injuries. Applications currently focus on high-fidelity simulation of individual crashes in order to enhance our understanding and optimization of connected safety systems. An integrated simulation process thus allows an exact prediction of the effectiveness in individual cases in terms of injury severity. The development and rating of integral safety need to reflect the true efficiency in the field. The integrated approach described here could provide a valid and reproducible basis for rating connected systems of active and passive safety. In particular, "virtual experiments" using a traffic-based approach and incorporating models of all relevant processes constitute an essential element of the approach.
For more than a decade, ADAC accident researchers have analysed road accidents with severe injuries, recording some 20,000 accidents. An important task in accident research is to determine the causative factors of road accidents. Apart from vehicle engineering and human factors, accident research also focuses on infrastructural and environmental aspects. To find out what accident scenarios are the most common in ADAC accident research and what driver assistance systems can prevent them, our first task was to conduct a detailed accident analysis. Using CarMaker, we performed a realistic simulation of accident scenarios, including crashes, with varying parameters. To begin with, we made an initial selection of driver assistance systems in order to determine those with the greatest accident prevention potential. One important finding of this study is that the safety potential of the individual driver assistance systems can actually be examined. It also turned out that active safety offers even much more potential for development and innovation than passive safety. At the same time, testing becomes more demanding, too, as new systems keep entering the market, many of them differing in functional details. ADAC will continue to test all driver assistance systems as realistically as possible so as to be able to provide advice to car buyers. Therefore, it will be essential to develop and improve test conditions and criteria.
Nowadays human-created systems are increasing in complexity due to the interaction of humans and technology. Especially road traffic systems are composed of multitudinous resources (e.g. personnel, vehicles, organizations, etc.), which make it even harder to anticipate the positive and negative effects on safety. One key in achieving a significant reduction of fatalities is seen in driver assistant systems counterbalancing the lack of drivers' capabilities. But the actual outcome of implementing these sophisticated technologies especially on influencing driver's capabilities are yet unknown. Latest research exemplifies an increase of reaction times of drivers in case of dysfunctional driver assistant systems. This research paper applies STAMP/STPA (STAMP = systems-theoretic accident model and processes; STPA = systems-theoretic process analysis) to the German automobile traffic system focusing on the effects of driver assistant systems on drivers. By doing so, the potential hazards caused by technology can be identified.
Assessment of the effectiveness of Intersection Assistance Systems at urban and rural accident sites
(2015)
An Intersection Collision Avoidance System is a promising safety system for accident avoidance or injury mitigation at junctions. However, there is still a lack of evidence of the effectiveness, due to the missing real accident data concerning Advanced Driver Assistance Systems. The objective of this study is the assessment of the effectiveness of an Intersection Collision Avoidance System based on real accidents. The method used is called virtual pre-crash simulation. Accidents at junctions were reconstructed by using the numerical simulation software PC-Crashâ„¢. This first simulation is called the baseline simulation. In a second step the vehicles of these accidents were equipped with an Intersection Collision Avoidance System and simulated again. The second simulation is called the system simulation. In the system simulation two different sensors and four different intervention strategies were used, based on a time-to-collision approach. The effectiveness of Intersection Collision Avoidance System has been evaluated by using an assessment function. On average 9% of the reviewed junction accidents could have been avoided within the system simulations. The other simulation results clearly showed a change in the principal direction of force, delta-v and reduction of the injury severity.
Aufgrund neuer Informationstechnologien stehen dem Fahrer bereits jetzt eine Vielzahl von Systemen und Informationen im Fahrzeug zur Verfügung oder werden in Kürze verfügbar sein. Die Funktionsweise der Systeme wird erläutert, die auf sie gerichteten Erwartungen dargestellt, ebenso vorliegende Studien zur Evaluation. Eine ungefilterte Ausgabe der Informationen würde den Fahrer überfordern. Daher wird ein "Informations-Manager" vorgestellt, der verhindert, dass zu viele Informationen zur gleichen Zeit oder in einer ungünstigen Verkehrssituation dem Fahrer übermittelt werden. Der Informations-Manager teilt die Informationen in Kategorien wie "Fahrer- oder Fahrzeug-initiiert", "sicherheitsrelevant" oder "dringend bzw. aufschiebbar" etc. ein. Die Ausgabelogik wird - neben dieser Kategorisierung - durch einen Belastungsprädiktor gesteuert, der aufgrund von Fahrzeugparametern, von Aktionen des Fahrers und Umweltbedingungen eine Analyse und Vorhersage der Belastung ermöglicht. Versuche zum Brems-, Beschleunigungs- und Überholverhalten zeigen, dass es möglich ist, anhand von Daten, die im Fahrzeug am sog. CAN-Bus anliegen (z.B. Pedalstellungen, Lenkwinkel, ABS-, ESP-Sensor), Aussagen über Fahrmanöver sowie den Fahrstil zu treffen. Die zusätzliche Berücksichtigung von Schalterstellungen (z.B. Licht, Nebelleuchte etc. "ein") und Betätigung von Systemen (z.B. Navigationssystem aktiv) gibt eine gute Abschätzung des Fahrerzustands. In einem groß angelegten Feldversuch zur Evaluation des Informations-Managers werden drei Versuchsbedingungen realisiert: Ein Serien-System, ein Informations-Manager, der Informationen situationsabhängig ausgibt, sowie als Fahrerunterstützungs-Systeme Rückschaukameras (mit bzw. ohne Warnpiktogramm) und Distanzregelung (ACC bzw. ACC mit Stop- & Go-Funktion). 36 Personen (Alter 30 - 50) fahren auf parallelisierten Strecken (nach Schwierigkeit, Verkehrsaufkommen) unter allen Versuchsbedingungen. In den normalen Verkehr werden spezifische Verkehrssituationen durch instruierte Teilnehmer eingebaut. Als abhängige Variablen werden Blickverhalten, Fahrzeugparameter (Gas, Bremse, Lenkwinkel) und Fragebogendaten erhoben. Die sequentielle Ausgabe von Informationen wird klar bevorzugt. Besonders interessante Ergebnisse der objektiven Daten sind: Auch redundante Display-Inhalte und irrelevante Anzeigen ziehen den Blick des Fahrers länger an. Das Aufrufen eines Ziels aus dem Zielspeicher des Navigationssystems erfordert lange Blickzuwendungen. Mit Informations-Manager blicken die Teilnehmer länger, dafür aber seltener zum Mittendisplay als ohne. Der Informations-Manager führt zu einem entspannteren Fahrstil. Auch wirkt er sich positiv auf die Verkehrssicherheit aus. Durch ein Warnpiktogramm im Rückschau-Display (Fahrzeug im toten Winkel) wird die Sicherheit in Überholsituationen verbessert. Der Originalbericht enthält als Anhänge nähe Informationen zur den Versuchstrecken (A) und dem Versuchsablauf (B), eine Aufgabenübersicht über den Versuchsplan (C) sowie Auswertungen des Blickverhaltens (D, E) und der Fahrzeugdaten (F). Auf die Wiedergabe dieser Anhänge wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf die Anhänge im Berichtstext wurden beibehalten.
For the estimation of the benefit and effect of innovative Driver Assistance Systems (DAS) on the collision positions and by association on the accident severity, together with the economic benefit, it becomes necessary to simulate and evaluate a variety of virtual accidents with different start values (e.g. initial speed). Taken into account the effort necessary for a manual reconstruction, only an automated crash computation can be considered for this task. This paper explains the development of an automated crash computation based on GIDAS. The focus will be on the design of the virtual vehicle models, the method of the crash computation as well as exemplary applications of the automated crash computation. For the first time an automated crash computation of passenger car accidents has been realized. Using the automated crash computation different tasks within the field of vehicle safety can be elaborated. This includes, for example, the calculation of specific accident parameters (such as EES or delta-V) for various accident constellations and the estimation of the economic benefit of DAS using IRFs (Injury Risk Functions).
Do learner gain sufficient braking capabilities at the end of education for collision avoidance?
(2013)
The paper describes a test design to evaluate the braking behaviour in the course of the driver education. The results show that the braking capabilities increased during the driver education and the learning effects are the same for males and females. The evaluation limit is set to 6 m/s-². At the beginning of education, 50% of the drivers do not reach this limit, although the driver education car is equipped with an emergency brake assist, which is regularly installed in all vehicles since 2009. After the education, 100% of the drivers can reach the limit. The results are mapped to a collision avoidance scenario.
Die EU hat für die Verkehrssicherheit in Europa ein anspruchsvolles Ziel vorgegeben: Bis 2010 soll die Anzahl der im Straßenverkehr Getöteten gegenüber 2000 halbiert werden. Für Deutschland kann eine erfolgreiche Zwischenbilanz gezogen werden: In den letzten 5 Jahren nahm trotz Vergrößerung des Kraftfahrzeugbestandes um 6% die Anzahl der Verkehrstoten um 29% ab, in den vergangenen 10 Jahren ist ein Rückgang um 43% zu verzeichnen. Diese im internationalen Vergleich überdurchschnittlichen Erfolge sind nicht zuletzt auch auf Fortschritte in der Fahrzeugtechnik zurückzuführen, wobei die zunehmende Verbreitung von Systemen der Aktiven Sicherheit wie ABS, BAS, ESP einen entscheidenden Anteil hat. Nach der deutlichen Reduzierung von Fahrunfällen durch ESP-® stehen nun die Auffahrunfälle im Fokus der Sicherheitsentwicklung von Mercedes-Benz. Das Paket aus verbessertem rückwärtigen Signalbild (Adaptives Bremslicht) und Brems-Assistent (BAS) wurde kürzlich durch radarbasierte Bremsassistenz ergänzt (BAS PLUS und PRE-SAFE-®-Bremse). Der Beitrag geht auf Funktion und Wirksamkeit der einzelnen Systeme ein und gibt einen Ausblick in die nähere Zukunft.
Elektronik und IT werden auch im Automobilbereich zunehmend Gegenstand unautorisierter Veränderungen. Diese Studie stellt einen ersten, breiteren Überblick über die praktische Relevanz elektronischer Veränderungen an Fahrzeug- und Infrastruktursystemen dar. Es liefert einen Überblick über wesentliche bekannte und existente Beispiele von Möglichkeiten derartiger Veränderungen, das Risiko ihres Auftretens und damit verbundene Gefahren. Die Ergebnisse basieren auf einer Recherche, die neben wissenschaftlichen Quellen insbesondere das Internet als neues, interaktives Medium einbezieht. Es werden Abschätzungen zur praktischen Relevanz dieser Veränderungen vorgenommen und potentielle Folgen insbesondere für die Verkehrssicherheit reflektiert. Praktische Hinweise auf elektronische Veränderungen sind an 24 Fahrzeug- und Infrastruktursystemen dokumentiert, die als Ziel teils mehrerer Arten von elektronischen Veränderungen identifiziert wurden. Dies erstreckt sich über verschiedene Domänen wie u.a. den Antriebstrang, das Fahrwerk, Infotainment, Fahrerassistenz und mehrere Infrastrukturkomponenten. Diese Systematisierung enthält zudem eine Klassifikation der agierenden Personen, wobei deren individuelle Motivationen, technische Kenntnisse und Ausstattung unterschieden werden. Das Spektrum potentiell resultierender Gefahren wird einerseits theoretisch anhand der erstellten Systematisierungen aufgezeigt und andererseits an 19 Rechercheergebnissen aus verschiedenen Bereichen illustriert. Die so vorgenommene Analyse des Gefährdungspotentials wird ergänzt durch einen Ausblick auf potentielle zukünftige Gefährdungen, die sich insbesondere in kommenden Car-to-Car Kommunikationsnetzen ergeben könnten und die weitere Erforschung von Schutzkonzepten motivieren. Während die recherchierten Veränderungen heute noch meist vom Nutzer ausgehen und das Gefährdungspotential häufig unbeabsichtigt entsteht, könnte zukünftig das vorsätzliche Herbeiführen von Gefährdungen an Bedeutung gewinnen.
Haftung bei kooperativen Verkehrs- und Fahrerassistenzsystemen : Forschungsprojekt FE 89.0251/2010
(2012)
Die Untersuchung zum Forschungsprojekt FE 89.0251/2010 "Haftung bei kooperativen Verkehrs- und Fahrerassistenzsystemen" beschäftigt sich mit der rechtlichen Analyse verschiedener haftungsrechtlich relevanter Szenarien im Straßenverkehr, bei denen Verkehrs- und Fahrerassistenzsysteme bereits eingebunden sind, oder aber eine Einbindung in naher Zukunft zu erwarten ist. Berücksichtigt sind nur Informations- und Warnsysteme. Als relevante Szenarien werden die lokale Gefahrenwarnung und die optimale Verkehrsflusssteuerung für Lichtsignalanlagen identifiziert. Bei der lokalen Gefahrenwarnung ist zu unterschieden, ob sicherheitsrelevante Informationen von den beteiligten Verkehrs- bzw. Fahrerassistenzsystemen nur weitergeleitet oder auch bearbeitet und ausgewertet werden. Die untersuchten Fälle berücksichtigen verschiedene Fehlerquellen und unterscheiden danach, ob die involvierte Infrastruktur von öffentlicher Hand oder von einem privaten Unternehmen betrieben wird. Ergebnisse des Forschungsprojektes sind: a) Haftungsrechtliche Anspruchsgrundlagen ergeben sich aus dem allgemeinen Deliktsrecht (-§ 823 BGB), der Produkt- und Produzentenhaftung (ProdHaftG bzw. -§ 823 BGB), dem Straßenverkehrsrecht (-§-§ 7, 18 StVG), sowie der Amtshaftung (-§ 839 BGB i.V.m. Art. 34 GG). b) Informatorische oder warnende kooperative Verkehrs- und Fahrerassistenzsysteme dienen alleine einer zusätzlichen Unterstützung des Fahrers und können diesen nicht von der Pflicht befreien, die im Verkehr gebotene Sorgfalt zu beachten. c) Die Hersteller von kooperativen Verkehrs- und Fahrerassistenzsystemen müssen wie bei jedem anderen Produkt auch die berechtigten Sicherheitserwartungen der Käufer erfüllen. d) Die öffentliche Hand kommt durch das Betreiben der genannten Systeme ihrer Straßenverkehrssicherungspflicht nach. Nur wenn sie diese nicht mit der nötigen Sorgfalt erfüllt, kommt eine Haftung in Betracht. e) Durch die Verwendung von informatorischen oder warnenden kooperativen Verkehrs- und Fahrerassistenzsystemen ist keine grundsätzliche Haftungsverschiebung festzustellen. Weitere Empfehlungen: Informatorische oder warnende kooperative Verkehrs- und Fahrerassistenzsysteme können ohne zusätzliches systemspezifisches Haftungsrisiko in den Straßenverkehr eingeführt werden.