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Neue Herausforderungen an die Unfallforschung durch Fahrerassistenz und automatisiertes Fahren
(2019)
Unfallrekonstruktion hat die Ableitung von Maßnahmen zur Minimierung der Unfallfolgen ermöglicht, vor allem durch Verbesserungen bei passiven Sicherheitseinrichtungen, aber auch durch die Verbesserung der Rettungskette, beispielsweise eCall. Heute können aktive Sicherheitssysteme die Unfallfolgen bereits vor der eigentlichen Kollision reduzieren oder durch Umfeldwahrnehmung und mittels Eingriff in die Fahrzeugsteuerung gegebenenfalls sogar vollständig verhindern. Funktionen, die aktiv in die Fahrzeugsteuerung eingreifen, lassen sich nach ihrer Wirkweise unterscheiden: zum einen handelt es sich um kontinuierlich automatisierende Funktionen, die meist länger aktiv bleiben (zum Beispiel ACC). Zum anderen um Funktionen, die in kritischen Fahrsituationen temporär in die Fahrzeugsteuerung eingreifen. Aufgezeigt wird, welche Konsequenzen und Risiken in Bezug auf diese Systeme sowie für bestimmte (zum Beispiel kritikale) Fahrsituationen anzunehmen sind. Zur Bewertung von aktiven Reglern, die in kritischen Fahrsituationen eingreifen, sind Unfalldaten nur noch eingeschränkt tauglich. Ähnliches gilt für die Bewertung von Ereignissen/ Zuständen im Rahmen kontinuierlicher Fahrzeugsteuerung, vor allem, wenn diese weiter vorausliegen. Wirkzusammenhänge automatisierter Fahrfunktionen müssen jedoch - gerade für den Mischverkehr mit konventionell gesteuerten Fahrzeugen - identifiziert werden. Dafür wird eine Szenariendatenbank mit relevanten Verkehrssituationen benötigt, in die Daten aus Naturalistic Driving Studies (NDS), aus Fahrversuchen oder Versuchen im Fahrsimulator eingehen können. Die zunehmende Durchdringung der Fahrzeugflotte mit kontinuierlich automatisierten Fahrfunktionen lässt eine Abnahme kritischer Fahrsituationen und eine Reduktion der Zahl der Verkehrsopfer erwarten. Allerdings verbleibt eine Restzahl an systemimmanenten Unfällen, die als unvermeidbar gelten müssen.
Aus wissenschaftlichen Untersuchungen ist bekannt, dass ältere Menschen trotz ihrer langen Fahrerfahrung in spezifischen Verkehrssituationen Fahrfehler und Unsicherheiten zeigen. In zwei Experimenten an jüngeren und älteren Versuchsteilnehmern wurde im Ergonomie-Labor der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) versucht, den Ursachen spezifischer Fahrfehler älterer Kraftfahrer nachzugehen. Die Ergebnisse lieferten wichtige Ansatzpunkte für die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen (FAS), indem Erkenntnisse zu visuellen Aufmerksamkeitsleistungen gesammelt wurden. Im Rahmen eines Doppeltätigkeitsparadigmas wurde der visuell-räumliche Aufmerksamkeitsprozess, der für das Führen von Kraftfahrzeugen von wesentlicher Bedeutung ist, nicht nur auf der Verhaltensebene, sondern auch neurophysiologisch durch die Ableitung der Hirnströme mittels EEG untersucht. Hauptaufgabe war in beiden Experimenten eine Spurhalteaufgabe, die kurvenreiches Fahren simulieren sollte. Nebenaufgabe war jeweils eine Lichtreizaufgabe, bei der so schnell wie möglich durch Tastendruck auf einen Lichtreiz reagiert werden musste. Im zweiten Experiment wurde überprüft, ob bei der Lichtreizaufgabe die Verschlechterung der Aufmerksamkeitsleistung graduell erfolgt, indem bei den Lichtreizen die Exzentrizität erweitert wurde. Die Reize wurden bilateral, in abgestufter Form in verschiedenen Sehwinkeln von der Fovea centralis präsentiert. Dargestellt werden die Versuchsdurchführung sowie die Ergebnisse für die Verhaltensdaten und die festgestellten ereigniskorrelierten Potenziale (EKP). Es zeigte sich, dass durch die Berücksichtigung zusätzlicher weiterer Exzentrizitäten die Ergebnisse der Vorgängerstudie in bedeutsamer Weise erweitert werden konnten. Für beide Gruppen zeigten sich über den Verlauf hinweg klare Anzeichen für den Verlauf kompensatorischer Prozesse, die sich für die Älteren aber nur bis zu einem Sehwinkel von 50 Grad darstellten. Bei Reizen im Sehwinkel von 60 Grad war die Detektionsleistung deutlich schlechter, vor allem bei den älteren Versuchsteilnehmern. Außerdem wurde festgestellt, dass vor allem die Älteren Beeinträchtigungen in der Detektionsleistung zeigen, wenn der Abstand zwischen zwei Reizen gering ist. Es zeigt sich, das im Hinblick auf das Übersehen von Verkehrsobjekten, das eine wesentliche Ursache von Unfällen älterer Fahrer darstellt, diese technisch - beispielsweise bei Wende- oder Abbiegeprozessen - durch einen Sehfeldassistenten unterstützt werden können. Da Ältere durch schnelle Reaktionsabfolgen stärker beansprucht werden, sind Systeme mit Warnfunktion oder teilautomatisierte Systeme eher kritisch zu sehen, da sie zusätzlichen Bedien- beziehungsweise Überwachungsaufwand erfordern.
Es wurden Versuchsreihen mit Trageeinrichtungen von Motorrad- und Fahrradhelmen durchgeführt. Trageeinrichtungen sollen bei einem Unfall verhindern, dass es zu einem Verlust des Helms kommt. Zur Prüfung der Belastbarkeit von Trageeinrichtungen wurde ein Prüfstand entwickelt und aufgebaut, mit dem die Kraft, der ein Tragesystem standhalten kann, bestimmt werden kann. Die Ergebnisse belegen, dass Tragesysteme von Motorradhelmen Kräften widerstehen können, die fast dreimal so hoch sind, wie die unter Standardbedingungen der ECE-R 22 aufgebrachten. Vier der fünf getesteten Fahrradhelme widerstanden höheren Kräften als im Normentwurf gefordert.
Bestimmte Fragestellungen der Verkehrssicherheitsarbeit und der Unfallforschung, speziell solche zu neuen Informationstechnologien im Fahrzeug, lassen sich nur mit Fahrproben beantworten. In dem Bericht sind bisherige Erfahrungen zusammengestellt, die bei der Durchführung von Fahrproben gemacht wurden. Im einzelnen werden Verfahrensvorschläge für folgende Problembereiche erörtert: Einflussfelder, Untersuchungsinstrumente und Entwicklung von Fahrversuchen; Operationalisierung der Fragestellung; Fahrraumdefinitionen (Fahrraum und Umfeld); Verknüpfung von Situation und Fahrraumumfeld; Grundlagen und Festlegung der statistischen Prüfmethoden; Anforderungen an die Messstrecke, das Messfahrzeug und die Auswerteeinheit; Versuchsdesign und statistische Sicherheitswahrscheinlichkeit; Versuchspersonenauswahl; Homogenisierung der Versuchspersonenstichprobe; Effektstärken; Stichprobengröße; Datenerhebung; Datenstrukturierung; Auswertung sowie Dokumentation. Es handelt sich nicht um ein in sich geschlossenes Methodenbuch, sondern um einen Methodenaufriss einschließlich Literaturangaben.
Die Untersuchung sollte erörtern, ob es empfehlenswert ist, das Testverfahren zum streifenden Anprall eines Motorradhelmes auf die Straßenoberfläche in die ECE-R 22 aufzunehmen. Dazu war zu klären, ob die Testmethode geeignet ist, rotatorische Kräfte auf den Prüfkopf zu erfassen und ob sich aufgrund der Unfallsituationen eine Notwendigkeit für ein solches Testverfahren ergibt. Die Messergebnisse zeigen, dass der Zusammenhang zwischen der verletzungswirksamen Rotationsbeschleunigung und der im Testverfahren gemessenen Tangentialkraft nicht ohne Zweifel belegbar ist. Somit wäre zu fordern, dass statt der Tangentialkraft die Rotationsbeschleunigung als Verletzungskriterium betrachtet wird. Dafür wird jedoch ein sehr hoher Anspruch an die Messtechnik im Labor gestellt. Aus der Sicht der Unfallforschung lässt sich sagen, dass bei derartigen Anprallsituationen, insbesondere bei Anprallgeschwindigkeiten von unter 40 km/h, die sich im Laborversuch realisieren lassen, nur mäßige Kopfverletzungen auftreten (AIS 2 oder geringer). Der hohe Aufwand des Testverfahrens scheint also nicht gerechtfertigt zu sein.
Beschrieben wird die Evaluierung eines Testverfahrens der Arbeitsgruppe 10 des European Experimental Vehicle Committee, mit dem die "Fußgängerverträglichkeit" von Frontflächen von Personenkraftwagen bestimmt werden kann. Dabei werden verschiedene Anprallarten von Fußgängern an Fahrzeugen simuliert: der Anprall eines Beines an den Stoßfänger, der Anprall des Oberschenkels an die Vorderkante der Fronthaube und der Anprall des Kopfes auf die Fronthaube. Im Beitrag wird auf die Durchführung von Tests zum Oberschenkelanprall und zum Beinanprall an drei verschiedenen Fahrzeugtypen eingegangen. Beschrieben werden Testverfahren, Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung. Die Versuchsreihe zeigte, dass das entwickelte Testverfahren praktikabel ist.
Der Autor berichtet über zwei Forschungsprojekte zur Prüfung von runderneuerten Reifen durch Schnell- und Dauerlaufprüfung. Es wurden Pkw- und Lkw-Reifen mit Karkassen unterschiedlicher Hersteller und unterschiedlichen Alters mit und ohne reparierte Durchstoßschäden untersucht. Die Versuchsergebnisse spechen für eine Altersbegrenzung der rundzuerneuernden Karkassen auf 6 Jahre. Das Reparieren sollte nur bei der Runderneuerung von Lkw-Reifen toleriert werden. Eine Rückstufung der Geschwindigkeitsklassen nach Runderneuerung von Pkw-Reifen zeigt eine positive Wirkung.
Die Gestaltung der Interaktion zwischen den elektronischen "Infotainment"-Systemen im Auto und dem Fahrer gewinnt zunehmend an Bedeutung für die Verkehrssicherheit. Dem positiven Nutzen, den die Systeme hinsichtlich Fahrerunterstützung und Fahrkomfort aufweisen, stehen möglicherweise negative Auswirkungen auf die Fahrsicherheit gegenüber, wenn Ablenkung und Überlastung des Fahrers auftreten. Diesem Problemfeld widmete sich das EU-Projekt "Communication Multimedia Unit Inside Car" (COMMUNICAR), das im Juni 2003 abgeschlossen wurde. Hauptziel des Projekts waren die Entwicklung und Evaluierung eines Systems, das den Fahrer bei der Bewältigung der eingehenden Informationen unterstützt und eine zentrale Bedienmöglichkeit aufweist. Das COMMUNICAR-System enthält folgende wesentliche Elemente: Verschiedene Funktionen zu Telematikdiensten, Unterhaltung und zur digitalen Darstellung der traditionellen Informationen; eine als Informationsmanager (IM) bezeichnete regelbasierte Filterlogik sowie eine multimediale integrierte Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) zur zentralen Bedienung und Informationsausgabe. In der ersten Phase der Entwicklung wurden die Nutzeranforderungen analysiert, die Funktionen definiert und die Ein-/Ausgabemodalitäten festgelegt. In der zweiten Phase wurden virtuelle Prototypen zur Gestaltung der MMS erarbeitet und diese in den anschließenden Nutzertest im Labor bewertet und ausgewählt. Die dritte Phase diente der Systementwicklung, bei der es vor allem um die Filterlogik des IM ging. Das System wurde zunächst im Fahrsimulator, anschließend unter Feldbedingungen getestet. Die Ergebnisse, die in den wesentlichen Einzelheiten berichtet werden, zeigten insgesamt ein positives Bild sowohl hinsichtlich der subjektiven Akzeptanzbewertung als auch hinsichtlich des Fahrverhaltens.
Abschluss des deutsch-französischen Verbundprojekts "Inter-Vehicle Hazard Warning" (DEUFRAKO-IVWH)
(2004)
Im Rahmen der Deutsch-Französischen Kooperation im Verbundprojekt "Inter-Vehicle Hazard Warning" (DEUFRAKO-IVWH) wurde ein auf Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation basierendes Warnsystem konzipiert und bewertet. Die im Rahmen des Projekts durchgeführten Arbeiten haben gezeigt, dass ein auf Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation basierendes Warnsystem prinzipiell geeignet ist, einen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit zu leisten. Das Ausmaß der zu erwartenden positiven Effekte ist allerdings ganz wesentlich abhängig vom Ausstattungsgrad der Fahrzeugflotte mit einem solchen System.
In der Europäischen Gemeinschaft werden derzeit jährlich ca. 50.000 Menschen bei Verkehrsunfällen getötet, ca. 10.000 davon als Fußgänger. Von den 10.600 (1992) in der Bundesrepublik Deutschland bei Straßenverkehrsunfällen Getöteten waren 1.800 Fußgänger (etwa 17 Prozent). Problemgruppen bei Fußgängerunfällen bilden die Kinder wegen ihrer hohen Unfallhäufigkeit und alte Personen wegen ihrer hohen Unfallschwere. Kopfverletzungen sind die häufigste Todesursache bei Fußgängerunfällen. Eine Verringerung der Unfallschwere kann - außer durch Verminderung von Fahr- beziehungsweise Aufprallgeschwindigkeiten der Fahrzeuge - nur durch konstruktive Eingriffe an der vorderen Fahrzeugaußenkontur oder dem Unterbau von Pkw erfolgen. Dazu ist es notwendig, einheitliche Prüfverfahren für die Beurteilung der "Fahrzeugaggressivität" gegenüber Fußgängern bereitzustellen. Die Ableitung eines Prüfvorschlages zur Simulation des Kopfaufpralls auf Fronthauben von Pkw beim Fußgängerunfall, unterteilt in Kopfaufpralltests für Erwachsene und Kinder, ist Gegenstand dieser Arbeit. Es werden, ausgehend von einer Analyse der Unfallstatistik, der Entstehungsmechanismus von Kopfverletzungen erklärt, die für ein Prüfverfahren notwendigen Eingangsparameter (Masse, Geschwindigkeit, Aufprallstellen am Fahrzeug etc.) abgeleitet und die Ergebnisse der gewählten Prüfkörpertestmethode mit Ergebnissen von Leichenversuchen verglichen. Eine Kosten-/Nutzen-Betrachtung am Schluss der Arbeit zeigt, dass sich bei nur geringen Kosten ein volkswirtschaftlicher Nutzen durch eine allgemeine Anwendung des Prüfverfahrens mit ca. 270 Millionen DM allein in der Bundesrepublik Deutschland pro Jahr erzielen ließe.
The objectives of the FIMCAR (Frontal Impact and Compatibility Assessment Research) project are to answer the remaining open questions identified in earlier projects (such as understanding of the advantages and disadvantages of force based metrics and barrier deformation based metrics, confirmation of specific compatibility issues such as structural interaction, investigation of force matching) and to finalise the frontal impact test procedures required to assess compatibility. Research strategies and priorities were based on earlier research programs and the FIMCAR accident data analysis. The identified real world safety issues were used to develop a list of compatibility characteristics which were then prioritised within the consortium. This list was the basis for evaluating the different test candidates. This analysis resulted in the combination of the Full Width Deformable Barrier test (FWDB) with compatibility metrics and the existing Offset Deformable Barrier (ODB) as described in UN-ECE Regulation 94 with additional cabin integrity requirement as being proposed as the FIMCAR assessment approach. The proposed frontal impact assessment approach addresses many of the issues identified by the FIMCAR consortium but not all frontal impact and compatibility issues could be addressed.
Mit der EU-Verordnung Nummer 661/2009 zur Typgenehmigung und allgemeinen Sicherheit von Kraftfahrzeugen wird von der EU für schwere Nutzfahrzeuge der Einbau von Spurverlassenswarnsystemen und automatischen Notbremssystemen vorgeschrieben. Mit dem obligatorischen Einbau der Systeme wird eine Reduktion der Abkommens- und Auffahrunfälle von Nutzfahrzeugen aus den Klassen M2, M3, N2 und N3, die auf Grund der hohen Masse der Fahrzeuge folgenschwer sind, erwartet. Als Einführungsdaten werden der 1. November 2013 für neue Fahrzeugtypen und der 1. November 2015 für neue Fahrzeuge genannt. Leistungsanforderungen beziehungsweise technische Spezifikationen, denen die Systeme genügen müssen, liegen jedoch noch nicht vor. Diese werden derzeit von einer Expertengruppe auf UN-ECE-Ebene entwickelt. Dabei wird versucht, technologieneutrale Beschreibungen für die Ausgestaltung der Systeme zu erstellen, die gleichzeitig sowohl den gewünschten Nutzen für die Verkehrssicherheit garantieren, sich aber auch an der derzeit vorhandenen und realisierbaren Technologie orientieren. Darüber hinaus müssen die Systemkosten in einem vernünftigen Verhältnis zum Sicherheitsnutzen stehen. Ziel ist es, im Laufe des Jahres 2011 Vorschläge für die Legislative vorzulegen. Es wird über den Stand der Arbeiten, offene Fragestellungen, Herausforderungen bei der Ausgestaltung der technischen Anforderungen sowie sich abzeichnende Ergebnisse berichtet. Dabei sind die Arbeiten in Bezug auf Lane Departure Warning Systems (LDWS) bereits weiter fortgeschritten als zu Advanced Emergency Braking Systems (AEBS).
Falltests zur Untersuchung der Belastungen von Dummys beim Aufprall auf den Boden, Teil 1 und 2
(2010)
Beim Zusammenprall eines Motorrads mit einem Pkw unterscheidet man in der Unfallforschung sowohl den Erstanprall des Motorradfahrers an den Pkw als auch den Sekundäraufprall des Motorradfahrers auf dem Boden. So genannte Full-Scale-Crashtests mit Dummys haben beim Erstanprall gezeigt, dass Motorradfahrer durch Airbags potenziell geschützt werden können. Bei den entsprechenden Unfallsimulationen wurde jedoch im weiteren Bewegungsablauf beim nachfolgenden Sekundäraufprall auf dem Boden festgestellt, dass relativ hohe Belastungen auf den Dummy einwirken. Es stellt sich hierbei jedoch die Frage, ob die üblicherweise für Lasteinwirkungen im Falle eines Erstanpralls entwickelten und validierten Dummys die bei einem Sekundäraufprall auf einen Motorradfahrer einwirkenden Belastungen hinreichend genau wiedergeben können. Dazu wurden die Belastungen eines Dummys beim Aufprall auf den Boden untersucht, um das Verletzungsrisiko eines menschlichen Motorradfahrers einschätzen zu können. Im Dekra-Crash-Test-Center wurden vier verschiedene Aufprallsituationen mit einem Hybrid III Dummy durchgeführt, wobei diese Tests an eine andere Testreihe angelehnt sind, die bereits am US-amerikanischen Institut "Dynamic Research International" (DRI) durchgeführt worden waren. Nach der Erläuterung des Testaufbaus und seiner Durchführung wird detailliert auf die gemessenen Verzögerungsbelastungen des Dummys eingegangen. Hierbei geben zum einen Tabellen eine Übersicht über charakteristische Messwerte zur Quantifizierung der maximalen Belastung des Dummys, zum anderen veranschaulichen Bilder die zugehörigen zeitlichen Verzögerungsverläufe in Becken, Brust und Kopf des Dummys. Der Artikel schließt mit einer Interpretation der Versuchsergebnisse und gibt einen Ausblick auf den weiteren Untersuchungsbedarf.