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A methodology to derive precision requirements for automatic emergency braking (AEB) test procedures
(2015)
AEB Systems are becoming important to increase traffic safety. Test procedures in testing for consumer information, manufacturer self-certification and technical regulations are used to ensure a certain minimum performance of these systems. Consequently, test robustness, test efficiency and finally test cost become increasingly important. The key driver for testing effort and test costs is the required repeatable accuracy in a test design - the higher the accuracy, the higher effort and test costs. On the other hand, the performance of active safety systems depends on time discretization in the environment perception and other sub-systems: for instance, typical sensors supply information with a cycle time of 50 - 150 ms. Time discretization results in an inherent spread of system performance, even if the test conditions are perfectly equal. The proposed paper shows a methodology to derive requirements for a test setup (e.g. test repeats, use of driving robots, ...) as function of AEB system generation and rating method (e.g. Euro NCAP points awarded, pass/fail, ...). While the methodology itself is applicable to AEB pedestrian and AEB Car-Car scenarios, due to the lack of sufficient test data for AEB Car-Car, the focus of this paper is on AEB pedestrian scenarios. A simulation model for the performance of AEB Pedestrian systems allows for the systematic variation of the discretization time as well as test condition accuracy. This model is calibrated with test results of 4 production vehicles for AEB Pedestrian, all fully tested by BASt according to current Euro NCAP test protocols. Selected parameters to observe the accuracy of the test setup in case of pedestrian AEB is the calculated impact position of pedestrian on the vehicle front (as if no braking would have occurred), and the test vehicle speed accuracy. These variable was shown in real tests to be repeatable in the range of ± 5 cm and ± 0,25 km/h, respectively, with a fully robotized state of the art test setup. The sensitivity of AEB performance (measured in achieved speed reduction as well as overall rating result according to current Euro NCAP rating methods) towards discretization and the sensitivity of performance towards test accuracy then is compared to identify economic yet robust test concepts. These comparisons show that the available repeatability accuracy of current test setups is more than sufficient for today's AEB system capabilities. Time discretization problems dominate the performance spread especially in test scenarios with a limited pedestrian dummy reveal time (e.g. child behind obstruction, running adult scenarios with low car speeds). This would allow to increase test tolerances to decrease test cost. A methodology which allows to derive the required tolerances in active safety tests might be valuable especially for NCAPs of emerging countries that do not have the necessary equipment (e.g. driving robots, positioning units) available for the full-scale and high tolerance EuroNCAP active safety procedures yet still want to rate active safety systems, thus improving the global safety.
Der Vorschlag, dass alle Kraftfahrzeuge auch am Tag mit Licht fahren sollen, wird seit vielen Jahren national und international diskutiert. Aufgrund dessen hat das Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen die Bundesanstalt für Straßenwesen beauftragt, die Auswirkungen des Fahrens mit Licht am Tag auf die Straßenverkehrssicherheit in Deutschland im Rahmen eines Forschungsprojektes genauer zu untersuchen. Auf der Basis einer Bewertung der internationalen Literatur zur Wirksamkeit des Fahrens mit Licht am Tag kommt die BASt zu dem Ergebnis, dass bei obligatorischer Einführung dieser Verkehrssicherheitsmaßnahme in der Bundesrepublik Deutschland eine deutliche Verbesserung der Verkehrssicherheit erwartet werden kann. Die Unfallrückgänge liegen in einer Größenordnung von über 3%. Die Befürchtung, dass sich demgegenüber Nachteile für schwächere Verkehrsteilnehmer, insbesondere Motorradfahrer, ergeben und deren Unfallhäufigkeit steigt, konnte nicht erhärtet werden. Die obligatorische Einführung des Fahrens mit Licht am Tag ist unter gesamtwirtschaftlichen Gesichtspunkten auch effizient. Den zu erwartenden Sicherheitsnutzen in Höhe von umgerechnet 1 Mrd. € je Jahr stehen Kosten in Folge des zunehmenden Kraftstoffverbrauchs und der damit verbundenen Emissionen in Höhe von 630 Mio. € (ungünstigster Fall: Fahren mit Abblendlicht) gegenüber. Auf lange Sicht sinken mit speziellen Tagfahrleuchten diese Kosten auf 150 Mio. € (Tagfahrleuchten in Glühlampentechnik) oder sogar nur 60 Millionen Euro (Tagfahrleuchten in LED-Technik). Es wird deshalb empfohlen, - für Neufahrzeuge eine Ausrüstung mit Tagfahrleuchten mit automatischer Aktivierung, gekoppelt an die Zündung, vorzuschreiben, - sowie einen Dämmerungsschalter zur automatischen Einschaltung des Abblendlichts obligatorisch einzuführen. Um einen nachteiligen Sicherheitseffekt durch die Durchmischung mit beleuchteten und unbeleuchteten Fahrzeugen zu vermeiden, ist für Altfahrzeuge ohne spezielle Tagfahrleuchten das Fahren mit Licht am Tag ganzjährig auf dem gesamten Straßennetz dringend zu empfehlen. Die Empfehlung für den bestehenden Kraftfahrzeugbestand sollte spätestens zum Zeitpunkt der Einführung der Ausstattungsvorschrift für die Neufahrzeuge ausgesprochen werden.
Accident analysis
(2014)
For the assessment of vehicle safety in frontal collisions compatibility (which consists of self and partner protection) between opponents is crucial. Although compatibility has been analysed worldwide for years, no final assessment approach has been defined to date. Taking into account the European Enhanced Vehicle safety Committee (EEVC) compatibility and frontal impact working group (WG15) and the EC funded FP5 VC-COMPAT project activities, two test approaches have been identified as the most promising candidates for the assessment of compatibility. Both are composed of an off-set and a full overlap test procedure. In addition another procedure (a test with a moving deformable barrier) is getting more attention in today- research programmes. The overall objective of the FIMCAR project is to complete the development of the candidate test procedures and propose a set of test procedures suitable for regulatory application to assess and control a vehicle- frontal impact and compatibility crash safety. In addition an associated cost benefit analysis should be performed. The specific objectives of the work reported in this deliverable were: - Determine if previously identified compatibility issues are still relevant in current vehicle fleet: Structural interaction, Frontal force matching, Compartment strength in particular for light cars. - Determine nature of injuries and injury mechanisms: Body regions injured o Injury mechanism: Contact with intrusion, Contact, Deceleration / restraint induced. The main data sources for this report were the CCIS and Stats 19 databases from Great Britain and the GIDAS database from Germany. The different sampling and reporting schemes for the detailed databases (CCIS & GIDAS) sometimes do not allow for direct comparisons of the results. However the databases are complementary " CCIS captures more severe collisions highlighting structure and injury issues while GIDAS provides detailed data for a broader range of crash severities. The following results represent the critical points for further development of test procedures in FIMCAR.
The development of tyre- and truck-manufacturers leads to the direction to introduce wide base single tyres (size 495/45R22,5) instead of twin tyres on the driving axle of trucks, tractors and busses. To study the driving behaviour and safety of various trucks and units with different tyre combinations and loading conditions was the aim of the study. A computer-aided simulation was used for this investigation. Drive tests with a 40 t unit with prototype single tyres on the drive axle were carried out to verify the simulation. Alterations in driving behaviour and driving safety are mainly dependent on the tyre cornering stiffness. The prototype wide single tyres had a higher lateral stiffness which leads to a higher degree of under-steering (safer driving behaviour). The altered spring base on the drive axle had no influence on the side- tilt stability of vehicle combinations but the solo truck profited from the higher rear axle roll stiffness (less danger for roll-over accidents). As far as the driving safety is concerned nothing speaks against wide base tyres on the drive axle. The simulation of a tyre defect in a bend (assuming 40% of the max. transferable side force for the flat tyre) showed no increased danger using wide single tyres. Later driving tests showed however the need of tyre run flat possibilities to avoid jack-knifing of road trains. Also tyre pressure monitoring systems and electronic stability programs for the trucks are advised.
Since 2005 the German In-Depth Accident Study (GIDAS) also records aspects of active vehicle safety. This is done because vehicles are fitted with an increasing number of active safety devices which have undoubtedly an influence on the number, severity and course of accidents. Accident researchers expect that collecting active safety data will facilitate to assess and quantify the impact of these and future devices. It is the aim of this paper to outline benefits and limitations associated with the recording of active safety aspects within indepth studies. An overview about possible areas where active safety data can be useful will be given. For that purpose single safety or comfort systems will be selected to estimate the effects of an accident database which includes variables associated with these systems. Questions with regard to the limitations of collecting active safety data will be addressed. Possible items are for example the usability of the data recorded, the real accident cause, the small number of relevant accidents, the time span needed to gather a sufficient dataset, the small share of vehicles equipped with a certain system or different functionalities of systems that are supposed to fall in the same category. As a result user needs for a reasonable data collection of active safety elements will be elaborated.
Airbag-Systeme können, wie frühere Untersuchungen gezeigt haben, die passive Sicherheit von Motorrädern wirksam verbessern. Der vorliegende Forschungsbericht betrachtet die Übertragbarkeit von Pkw-Airbag-Konzepten auf das Motorrad und befasst sich vor allem mit dem Problem der motorradgerechten und sicheren Auslösung des Airbags. Die Funktion des Motorradairbags unterscheidet sich von der des Pkw-Airbags in entscheidender Weise durch die Möglichkeit, die Flugbahn des Fahrers bei einem Zusammenstoß mit einem rechtwinklig vor dem Motorrad befindlichen Pkw so zu beeinflussen, dass dieser das Hindernis ohne einen harten Anprall überfliegen kann. Der Abbau der kinetischen Energie des Fahrers geschieht so nicht in der kurzen Knautschzone vor dem Kollisionsobjekt, sondern in der meist ausreichend langen Auslaufzone dahinter. Der Motorradairbag kann am vorderen Tankbereich angebracht sein. Fülltechnik und Gewebematerial können vom Pkw direkt übernommen werden; jedoch ist die Nahtführung zu verstärken, da der Motorradairbag vorwiegend auf Scherung beansprucht wird. Gravierende Unterschiede ergeben sich in der Sensierung eines Crashs, da durch das an der Telegabel geführte Vorderrad signifikante Verzögerungsanstiege des Motorrades erst sehr spät erfolgen. Es ist daher nicht möglich, wie beim Pkw den Airbag allein über Beschleunigungsaufnehmer zu zünden. Schwerpunkt des Berichtes sind daher verschiedene Vorschläge, bei heute üblichen Motorradkonstruktionen einen Crash für eine Airbagauslösung rechtzeitig und sicher sensieren zu können. Zu charakteristischen Unfall-Ereignissen werden Sensoren nach verschiedenen Wirkprinzipien geordnet vorgestellt. Nach einer technischen Bewertung erweisen sich zwei Sensorvarianten als geeignet für eine zuverlässige Zündung des Airbag; gleichzeitig kann mit einer logischen Verknüpfung ihrer Signale eine Fehlauslösung sicher vermieden werden. Die ausgewählten und näher beschriebenen Sensoren registrieren den Druckanstieg im Vorderradreifen und die plastische Verformung der Telegabel. Damit ist eine Sensierung des Aufpralls rechtzeitig möglich. Je nach Größe und Dauer der Verzögerung kann der Druck des Luftkissens verändert werden, so dass der Motorradairbag in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit nur aufpralldämpfend oder flugbahnbeeinflussend wirkt. Testprogramme zur weiteren Entwicklung von Airbagsensoren für Motorräder werden als Forschungsbedarf näher erläutert.
Die Klasse der Leichtkraftfahrzeuge (LKfz) unterliegt in Deutschland bislang keiner Zulassungspflicht und damit auch keiner regelmäßigen technischen Überwachung. Es handelt sich hierbei um Fahrzeuge mit einer Leermasse unter 350 kg und einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 45 km/h. Das äußere Erscheinungsbild der LKfz ähnelt dem eines normalen Kleinwagens. Die Fahrzeuge erhalten ein Versicherungskennzeichen, als Fahrerlaubnis wird ein Führerschein der Klasse B benötigt. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde untersucht, ob von der Einführung einer obligatorischen technischen Überwachung für LKfz ein Beitrag zur Verkehrssicherheit zu erwarten ist und wie eine solche Überprüfung aussehen sollte. Hierzu wurden stichprobenhaft drei gebrauchte LKfz unterschiedlicher Hersteller, ein neues LKfz sowie ein vergleichbarer kompakter Pkw beschafft. Die Untersuchung erfolgte in drei Schritten: - Die LKfz wurden zunächst einer Hauptuntersuchung nach Paragraf 29 Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) zugeführt und anschließend einer darüber hinausgehenden Prüfung unterzogen. Dabei zeigten sich teilweise erhebliche, sicherheitsrelevante Mängel, die ohne eine Überprüfung unerkannt geblieben wären. - Um Aussagen über die aktive Sicherheit der LKfz zu erhalten, wurden Versuche zur Fahrdynamik durchgeführt. Prinzipiell zeigten sich im Vergleich untereinander sowie mit dem normalen Kleinwagen keine wesentlichen Unterschiede in den fahrdynamischen Eigenschaften im Geschwindigkeitsbereich bis 45 km/h; es kam zu keinen kritischen Fahrsituationen. Allerdings wurden erst durch die Fahrversuche Defekte an der Bremse und der Lenkung bei je einem der LKfz entdeckt. - Zur Beurteilung der passiven Sicherheit wurden die LKfz, ausgerüstet mit einem Dummy, mit einer Geschwindigkeit von 35 km/h gegen einen starren Block gefahren. Auswirkungen auf die passive Sicherheit der LKfz aufgrund einer fehlenden technischen Überwachung konnten hierbei nicht nachgewiesen werden. Grundsätzlich zeigte sich jedoch, dass bei der passiven Sicherheit der LKfz ein erhebliches Verbesserungspotenzial besteht. Resultierend aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen ergibt sich folgende Forderung: Zur Verbesserung der Verkehrssicherheit sollte eine regelmäßige technische Überwachung der LKfz eingeführt werden. Die Überprüfung sollte in Anlehnung an die Hauptuntersuchung von Pkw erfolgen, im Prüfumfang jedoch speziell auf die LKfz abgestimmt werden. Hierzu gehört insbesondere eine kurze Probefahrt, um Mängel an der Bremsanlage beziehungsweise Lenkanlage oder Manipulationen an der Drosselung der Geschwindigkeit feststellen zu können.
Um die zukünftige Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb in Deutschland verfolgen, analysieren und mögliche negative Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit zeitnah identifizieren zu können, hat die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Jahr 2010 die Einrichtung einer langfristigen Beobachtung des Fahrzeugmarktes und des Unfallgeschehens von Pkw mit alternativen Antriebsarten initiiert. Die Daten des vorliegenden Berichtes dokumentieren die Marktdurchdringung von Personenkraftwagen mit alternativen Antriebsarten und informieren über die Unfallbeteiligung von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb bis 2011. Es hat sich gezeigt, dass Fahrzeuge mit Hybridantrieb nach wie vor ein starkes Marktwachstum aufweisen. Die Zuwachsrate ist nahezu auf dem gleichen hohen Niveau wie in den Vorjahren (ca. 28%, getypter Bestand). Bei den reinen Elektrofahrzeugen ist die Anzahl getypter Fahrzeuge sehr stark angestiegen, von 212 im Jahr 2010 auf 1880 im Jahr 2011. Der reale Bestand an Elektrofahrzeugen (inklusive ungetypter Fahrzeuge) hat sich demgegenüber von 2010 auf 2011 auf 4.541 Pkw verdoppelt. Dies deutet auf eine zunehmende Serienreife von Elektro-Kfz hin. Pkw mit alternativem Antrieb weisen 2011 (bis auf Gas) einen höheren Anteil an Unfällen innerorts auf als Pkw mit herkömmlichem Antrieb. Hybrid Fahrzeuge haben dabei eine erhöhte Beteiligungsquote innerorts von ca. 76%. Der relativ hohe Anteil von Innerortsunfällen von alternativ betriebenen Fahrzeugen ist vor allem vor dem Hintergrund der Nutzung der Fahrzeuge zu interpretieren.
Fahrzeuge, die mit alternativen Antrieben ausgestattet sind, machen 2013 lediglich etwa 2 Prozent des Pkw-Gesamtbestandes aus. Um jedoch die zukünftige Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb in Deutschland analysieren und mögliche negative Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit identifizieren zu können, ist eine langfristige Beobachtung des Fahrzeugmarktes und des Unfallgeschehens notwendig. Der vorliegende Bericht zeigt in den Kapiteln 2 und 3 die technischen Entwicklungen von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb auf und gibt einen Überblick über die Rahmenbedingungen des deutschen Marktes bis 2015. In den Kapiteln 4 und 5 werden der Bestand sowie das Unfallgeschehen näher betrachtet. Der Bericht liefert in diesem statistischen Teil Daten für das Berichtsjahr 2013.
Zu Beginn des Jahres 2016 macht der Anteil der Pkws mit alternativem Antrieb rund 2% des Pkw-Gesamtbestandes aus. Der Bestand an Pkw mit alternativem Antrieb stieg auf rund 712.000 Fahrzeuge im Jahr 2016 (ein Plus von etwa 11% gegenüber 2013). Um die zukünftige Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb in Deutschland beurteilen zu können, initiierte die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) schon im Jahr 2010 die Einrichtung einer langfristigen Beobachtung des Fahrzeugmarktes und des Unfallgeschehens von Fahrzeugen mit alternativen Antriebsarten mit dem Ziel, die tatsächliche Umsetzung des technologischen Fortschritts in marktgängige Produkte zu verfolgen, frühzeitig Kenntnis über die Bestandsentwicklung zu erhalten sowie mögliche Fehlentwicklungen " insbesondere mit Blick auf die Verkehrssicherheit " zu identifizieren. Vor allem die Betrachtung des letzten Punktes soll die Möglichkeit schaffen, Vorschläge für eine sinnvolle Steuerung der Entwicklung leisten zu können. Nachfolgend werden in Kapitel 2 die technischen Entwicklungslinien des Marktes für Fahrzeuge mit alternativem Antrieb dargestellt. In den Kapiteln 3 und 4 werden der Bestand sowie das Unfallgeschehen näher betrachtet.