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.
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.
Insbesondere auf Landstraßen, das heißt außerorts ohne Bundesautobahnen, hat sich in den letzten Jahren ein deutlicher Rückgang bei den Unfällen mit Pkw gezeigt. Von 2001 bis 2005 ist die Zahl der bei Landstraßenunfällen Getöteten von 4.481 auf cirka 3.230 zurückgegangen. Als eine wesentliche Ursache für diese positive Entwicklung wird die stetige Verbesserung der aktiven und passiven Sicherheit von Fahrzeugen angesehen. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, inwieweit sich in der amtlichen Unfallstatistik Belege für diese Vermutung finden lassen. Ob die Wirkung straßeninfrastrukturseitiger Maßnahmen auf Landstraßenunfälle mit dem gewählten Ansatz analog nachweisbar ist, wurde ebenfalls betrachtet. Der Einfluss fahrzeugseitiger Maßnahmen auf das Unfallgeschehen wurde zum einen für drei Systeme der aktiven Fahrzeugsicherheit Fahrdynamikregelungen (ESP), Bremsassistenten (BAS) und Gasentladungsscheinwerfer (XENON) Ń ermittelt. Zum anderen wurden Verbesserungen der passiven Fahrzeugsicherheit, wie Airbags oder auch die Einführung von Vorschriften zum Beispiel für Frontal- und Seitenaufprall, als Gesamtpaket betrachtet. Darüber hinaus wurden Einflussmöglichkeiten verbesserter Straßeninfrastruktur beziehungsweise -ausstattung erörtert. Für die ausgewählten Sicherheitseinrichtungen wurden geeignete Teilmengen aus dem Unfallgeschehen ausgewählt, bei denen sich der Einfluss der Fahrzeugtechnik erwarten lässt. Diese wurden dann mit Unfallsituationen verglichen, in denen die Maßnahmen keine Wirkung zeigen sollten. Im Einzelnen konnten folgende Ergebnisse aus den Auswertungen des Unfallgeschehens abgeleitet werden: Die Zahl der Unfälle in ESP-relevanten Situationen ist bei neuen Fahrzeugen, in denen ESP zu einem hohen Anteil verbaut ist, deutlich und überproportional zurückgegangen. Hier ist zwischen den Jahren 2000 und 2005 ein Rückgang der Landstraßenunfälle mit Personenschaden und der schwerwiegenden Unfälle mit Sachschaden in Höhe von 28 % eingetreten. Der positive Effekt des ESP zeigt sich auch an der Zahl der schweren Personenschäden (Getötete und Schwerverletzte). Insgesamt ergibt sich für den Rückgang der schweren Personenschäden in ESP-relevanten Situationen auf Landstraßen unter Berücksichtigung der Unfälle älterer Pkw sowie der Unfälle in Vergleichssituationen ein Wert von 13 %. Das Unfallgeschehen in BAS-relevanten Situationen hat sich sowohl für Neufahrzeuge als auch für ältere Fahrzeuge gleichermaßen, aber überproportional verbessert (-31 % Unfälle für BAS-relevante Situationen gegenüber -20 % für nicht BAS-relevante). Ein Sicherheitsvorteil allein durch BAS lässt sich mit den vorliegenden Zahlen somit nicht eindeutig nachweisen. Dass auch ältere Fahrzeuge in der BAS-Situation einen starken Rückgang aufweisen, deutet darauf hin, dass es neben dem BAS weitere Faktoren gibt, die diese Situation positiv beeinflussen, die aber nicht identifiziert sind. Hier könnte ABS, das in der gleichen Situation wirkt wie BAS und auch noch bei älteren Fahrzeugen wachsende Ausstattungsquoten zeigt, eine Rolle spielen. Rückgänge in den Unfallzahlen fallen für Neufahrzeuge in den XENON-relevanten Situationen etwas stärker aus als bei älteren Pkw (-34 % gegenüber -28 %). Daraus lassen sich, vermutlich bedingt durch die geringen Änderungen der Ausstattungsquote, jedoch in dieser Untersuchung keine Sicherheitsvorteile durch Gasentladungslicht ableiten, da der Rückgang gleichermaßen auch in der Vergleichssituation auftritt. Gleichzeitig deutet die Unfallentwicklung in Abhängigkeit vom Fahrzeugalter jedoch darauf hin, dass auch in der XENON-Situation andere Maßnahmen, die zum Beispiel der passiven Fahrzeugsicherheit zuzuordnen sind, wirksam sein müssen. Die Rückgänge der Unfallschwere (Anzahl der Getöteten und Schwerverletzten je 100 Pkw-Fahrer bei Unfällen mit Personenschaden) in Unfällen mit entgegenkommenden Fahrzeugen (relevante Situation für die passive Sicherheit) sind bei Fahrern von Neufahrzeugen am größten (-42 % gegenüber -14 % bei älteren Fahrzeugen). Dies zeigt eindeutig die Wirkung verbesserter Systeme der passiven Fahrzeugsicherheit wie Airbags, Gurtstraffer und -kraftbegrenzer sowie optimierte Fahrzeugstruktur beziehungsweise Fahrgastzelle. Deutliche Rückgänge in der Unfallschwere bei den sonstigen Unfällen von Neufahrzeugen zeigen, dass sich die ständig weiterentwickelte passive Sicherheit auch in anderen Unfallkonstellationen, wie zum Beispiel seitlichen Kollisionen, bewährt. Im Straßeninfrastrukturbereich besteht das Problem, dass die wesentlichen Informationen für den hier gewählten Ansatz zur Ermittlung des Einflusses von Maßnahmen auf das Unfallgeschehen nicht verfügbar sind. Dafür müssten zum einen Daten über die Menge der umgesetzten Maßnahmen im Zeitverlauf vorliegen; zum anderen müsste es eine Vergleichsgruppe geben (Unfälle, die durch die Maßnahme nicht beeinflusst wurden). Maßnahmen und Nicht-Maßnahmen müssten dabei räumlich und/oder zeitlich abgrenzbar sein. Es zeigt sich, dass diese Daten für die meisten Maßnahmen im Infrastrukturbereich nicht vorliegen, sodass mit Hilfe der amtlichen Unfallstatistik keine Untersuchungen zur Wirksamkeit durchgeführt werden können. Hier sind demnach andere Untersuchungsansätze anzuwenden.