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Frontal impact is still the most relevant impact direction in terms of injury causation amongst car occupants. Especially for car-to-car frontal impacts the mass ratio between the involved vehicles has a significant impact on the injury risk (the heavier the opponent car the higher the injury risk). In order to address this issue frontal Mobile Deformable Barrier test procedures have been developed world-wide (for example the MPDB procedure that was fully described during the FIMCAR Project). The objective of this study was to investigate how vehicles of different weight classes perform in a mobile barrier test procedure compared to a fixed barrier test procedure (the full width rigid and offset deformable barrier test). Beyond that, the influence of vehicle mass and vehicle deformation on injuries was evaluated based on real world accident data. Five vehicle types were selected and tested in a fixed offset test procedure (ODB), a full width rigid barrier test procedure (FWRB) and a mobile offset test procedure (MPDB). For the accident analyses data from the German In-Depth Accident Study (GIDAS) was evaluated with a focus on MAIS 2+ injured belted front row car (UN-R 94 compliant cars) occupants in frontal impact accidents. Test data indicates higher dummy loadings, in particular for the head acceleration and chest acceleration, in the MPDB test for the vehicles with a mass lighter than the trolley (1,500 kg) compared to the FWRB test. The trend of increased vehicle stiffness (especially illustrated by tests with the MPDB and small cars) shows the need of a further improvement of passive restraint systems to reduce the occupant loading and with it the injury risk. The analyzed GIDAS data confirm the higher injury risk for occupants in cars with an accident weight of less than 1,500 kg compared to those with a crash weight above 1,500 kg in car-to-car and car-to-object or car-to-HGV, respectively. Furthermore the injury risk increases with decreasing mass ratio (i.e., the opponent car is heavier) in car-to-car accidents. Independent from the higher injury risk, the risk for passenger compartment intrusion in frontal impact appears not to be independent on the crash weight of the car.
Airbags are, together with the three-point belt, the most effective passive safety equipment of vehicles. However, literature shows that sound pressure levels of up to 170 dB can occur during airbag deployment. A literature review revealed no systematic experimental data on possible hearing loss by airbag deployment, that also takes any other crash accompanied noise into account, such as deformation and impact noise. Also the rising number of airbags per vehicle resulting in a higher number of deployed airbags in an accident was not addressed with respect to hearing loss. Thus, an extensive test matrix of noise measurements during airbag deployments was conducted including onboard measuring during crashes and static measurements. Dynamic and static experiments with single and multiple airbag deployments were conducted. The results of this study show, that in the analyzed crash constellations the acoustic emission of the collision as well as the car deformation can trigger the stapedius reflex before the airbag deployment. The stapedius reflex protects the inner ear at least partially in case of dangerous sound levels. However, it seems that multiple airbag deployments in a short sequence pose a considerable risk for hearing impairments despite the fully contracted stapedius muscle. Further and in line with Price et al. (2013) it was found that the risk of hearing loss is lower with closed windows. The analysis of patient and accident data showed no link between airbag deployment and hearing loss. This might be caused by low case numbers of reported hearing loss problems up to now. In conclusion the results show that a singular analysis of the sound pressure of airbag deployments without crash accompanied noises is not sufficient as the protective effect of the stapedius reflex is neglected. Still, successive airbag deployments in a short timeframe raise the risk of hearing loss. Further investigation on hearing impairment due to airbag deployment and triggering of the stapedius reflex is needed and the data acquisition of accidents and patients should consider hearing loss aspects.
Airbags sind ein wichtiger Bestandteil der passiven Sicherheitsausstattung von Fahrzeugen, haben sich in den letzten 30 Jahren stark weiterentwickelt und somit die Schutzwirkung für die Insassen weiter erhöht. Ziel dieser Arbeit ist es, auf Basis verschiedener Datensätze die Schutzwirkung von modernen Airbagsystemen aufzuzeigen und weiteres Opimtierungspotential offenzulegen. Dabei wurde der Fokus auf die Analyse von Realunfalldaten und Verletzungen durch Airbags und deren Schallpegel gesetzt.
Daten aus dem Unfallgeschehen im Straßenverkehr wurden auf Basis von GIDAS- und NASS-Daten ausgewertet. Mittels der ausgewerteten GIDAS-Daten konnte gezeigt werden, dass bei einem Delta-v von ca. 20 km/h bereits 50 % aller Airbags ausgelöst wurden, welches nicht den Erwartungshorizont der Auslöseschwelle von 25 bis 30 km/h nach KLANNER et al. (2004) entspricht. Außerdem wurde ein Trend erkannt, der zeigt, dass bei neueren Fahrzeugen die Anzahl der Airbagzündungen in einem Unfall steigt. Eine statistische Auswertung von airbaginduzierten Verletzungen ergab, dass keine statistisch signifikanten Ergebnisse in Bezug auf airbaginduzierte Verletzungen entnommen werden konnten, allerdings konnten in den analysierten Fällen leichte Verletzungen identifiziert werden, die durch die Airbagzündung verursacht wurden. Die festgestellten Verletzungen waren beispielsweise Schürfwunden, Prellungen und Verbrennungen bis maximal 2. Grades. Es wurden 14 Einzelfälle analysiert bei denen die Verletzungsschwere höher war, als es die Unfallschwere erwarten ließ. Davon waren elf Unfälle durch schlechte strukturelle Interaktion gekennzeichnet, beispielsweise Unterfahren, zentraler Stoß oder Stoß außerhalb der Längsträger. Im vorliegenden GIDAS-Datenmaterial und in der Analyse von MHH Patientinnen- und Patientendaten konnten Einzelfälle, bei denen es zu Hörschädigung in Folge einer Airbagzündung kam, identifiziert werden, allerdings konnte keine statistisch signifikante Verbindung zwischen Airbagzündung und einer Hörschädigung festgestellt werden.
Auf Basis der analysierten GIDAS-Fälle wurde eine Versuchsmatrix entwickelt, um die aufgezeigten Probleme mittels experimenteller Unfallrekonstruktion und akustischer Messungen zu adressieren. In der Unfallrekonstruktion mit zentralem Baumaufprall konnte gezeigt werden, dass bei dem vorliegenden Fall eine frühere Airbagzündung das Brustverletzungsrisiko hätte senken können und somit die vorliegende Brustverletzung wahrscheinlich vermieden hätte. In dem analysierten Auffahrunfall mit einer Unterfahrensituation konnte gezeigt werden, dass die Airbagauslösung unnötig war, da das Verletzungsrisiko durch die Airbagzündung nicht reduziert wurde. In diesem Fall hätte eine unterdrückte Airbagzündung die Hörschädigung des Fahrers verhindert.
Im Rahmen der durchgeführten akustischen Messungen wurden systematische Messungen von Schallpegeln in Fahrzeugen während eines Unfalls und im Stand gemessen. Es konnte gezeigt werden, dass die Crashbegleitgeräusche der Fahrzeugdeformation ausreichen, um den Stapediusreflex auszulösen, dadurch ist das Risiko einer Hörschädigung gering – trotz Pegel von über 160 dB. Das Risiko für eine Hörschädigung steigt mit der Anzahl der gezündeten Airbags durch die kurze Aneinanderreihung von Knallereignissen trotz ausgelösten Stapediusreflex. Auch bei frühen Zündzeitpunkten steigt das Risiko einer Hörschädigung, da der Stapediusreflex noch nicht ausgelöst ist oder sich in der Anschwellphase befindet und somit seine Schutzwirkung nicht komplett entfalten kann.
Mit den analysierten Daten konnte gezeigt werden, dass die Schutzwirkung von Airbags unumstritten ist, allerdings wurde Optimierungspotential in den Zündalgorithmen offengelegt. Das gilt für Unfälle mit schlechter struktureller Interaktion und daraus resultierendem nicht optimalen Zündzeitpunkt und für eine unnötige Airbagauslösung bei geringer Unfallschwere. Weiteres Optimierungspotential zur Reduzierung des Verletzungsrisikos besteht bei Airbags hinsichtlich ihres Potentials Schürfwunden, Prellungen, Verbrennungen und Hörschäden zu verursachen.