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Im ersten Teil des Forschungsvorhabens wurden von der BASt in Zusammenarbeit mit den Straßenbauverwaltungen der Bundesländer vergleichende Untersuchungen an verschiedenen Bauarten von Brückenbelägen auf insgesamt 99 Brücken vorgenommen. Aufgrund der Untersuchungsergebnisse und des damaligen Erfahrungshintergrundes wurden 1987 die Bauarten mit Dampfdruckentspannungsschicht wegen der Gefahr der Unterläufigkeit vom Einsatz im Bereich der Bundesverkehrswege ausgeschlossen. Stattdessen werden seither die Bauarten mit einer flächig verklebten Dichtungsschicht gemäß den "Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für das Herstellen von Brückenbelägen auf Beton" (ZTV-BEL-B) Teile 1 bis 3 verwendet. Die Betonoberfläche der Fahrbahntafel muss bei allen Bauarten mit Reaktionsharz auf Epoxidbasis behandelt werden. Dieser Bericht enthält die Erfahrungen, die seit Einführung der ZTV-BEL-B bei Baustellenbegehungen, bei Stellungnahmen zu Schadensfällen, bei der Mitarbeit in Gremien für die Regelwerkserstellung, bei der Auswertung der Fremdüberwachungsergebnisse der Baustoffe und bei der Führung der "Zusammenstellung der geprüften Stoffe und Stoffsysteme nach ZTV-BEL-B" gewonnen wurden. Es werden die Entwicklungen der Bauarten und die bekannt gewordenen Fehlerquellen geschildert. Die dabei getroffene Auswahl der Schadensfälle erhebt keinen Anspruch auf Repräsentanz. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Behandlung der Betonoberflächen mit einem Reaktionsharz auf Epoxid-Basis als Grundierung, Versiegelung oder Kratzspachtelung auf einer abtragend vorbereiten Betonoberfläche die Voraussetzung für einen dauerhaften Verbund der nachfolgenden Dichtungsschicht schafft. Weitaus am meisten wird die Bauart nach ZTV-BEL-B Teil 1 mit einer Dichtungsschicht aus einer Bitumenschweißbahn und einer Schutzschicht aus Gussasphalt eingesetzt. Die Bauart nach den ZTV-BEL-B Teil 2 mit einer Dichtungsschicht aus zwei Lagen Bitumen-Bahnen und Schutz- und Deckschicht aus Walzasphalt (Splittmastixasphalt oder Asphaltbeton) wird dort eingesetzt, wo Walzasphalt bevorzugt wird oder Gussasphalt nicht verfügbar ist. Auch bei stärkerer Neigung der Fahrbahn (über ca. 7 Prozent) kann nur Walzasphalt eingebaut werden. Die Bauart nach ZTV-BEL-B Teil 3 mit einer Dichtungsschicht aus flüssig appliziertem Reaktionsharz, meist Polyurethan, und einer Schutzschicht aus Gussasphalt ist wegen des höheren Preises eher für Sonderfälle geeignet, wie Flächen mit komplizierter Geometrie und Aufkantungen, Anschlüsse an vorhandenen Kappen und so weiter. Die bisherigen Erfahrungen bestätigen, dass mit den ZTV-BEL-B Teile 1 bis 3 die Grundlage für den Bau hochwertiger Dichtungsschichten geschaffen wurde. Die in diesem Bericht geschilderten Schäden sind Einzelfälle. Die große Mehrzahl der Brückenbeläge ist ohne Schäden und dichtet den Beton der Brückentafeln zuverlässig ab. Bei Einhaltung der in den ZTV-BEL-B vorgegebenen Anforderungen an die Stoffe und die Bauausführung ist eine hohe Ausführungssicherheit gegeben. Schäden entstanden meistens durch Nichtbeachtung dieser Vorgaben bei der Ausführung, und zwar aus Gründen der Kosteneinsparung oder wegen fehlender Fachkenntnis. Infolge der dauerhaften flächigen Verklebung der Dichtungsschichten nach den ZTV-BEL-B hat die Abdichtung (Dichtungsschicht und Schutzschicht) eine wesentlich längere Lebensdauer als bei den früheren Belägen mit Trennschicht. Anstatt wie früher den gesamten Belag erneuern zu müssen, genügt bei standfester Schutzschicht nun die turnusmäßige Instandsetzung der Deckschicht. Die Abdichtung kann somit über viele Jahrzehnte auf der Brückentafel verbleiben. Wichtige Weiterentwicklungen waren im Beobachtungszeitraum die Fortschreibung der Regelwerke, insbesondere der Technischen Lieferbedingungen und Prüfvorschriften sowie die in die Praxis umgesetzten Forschungsergebnisse auf den Gebieten der Behandlung mit Reaktionsharz auf dauerhaft feuchtem Beton (zum Beispiel Trog- und Tunnelsohlen) sowie auf jungem Beton zur Verringerung der Bauzeit und der Optimierung des Kratzspachtels. Weiterentwicklungen erscheinen noch auf dem Gebiet der Asphalte für die Schutz- und Deckschichten erforderlich, um die Standfestigkeit zur Aufnahme der wachsenden Verkehrsbelastung zu verbessern.
Als Ersatz für das "Merkblatt für reaktionsharzgebundene Dünnbeläge auf Stahl" von 1984 wurden im Arbeitskreis 7.10.2 "Brückenbeläge auf Stahl" der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) "Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von reaktionsharzgebundenen Dünnbelägen auf Stahl" (ZTV-RHD-ST) erarbeitet. Hierbei wurde der bisher den Materialherstellern weitgehend freigestellte Belagsaufbau anhand der bis dahin gemachten Praxiserfahrungen in engeren Grenzen vorgeschrieben (zum Beispiel homogener Belagsaufbau, bestimmte Mineralstoffe). Dieser geforderte Belagsaufbau unterscheidet sich bei einigen Materialherstellern erheblich von dem bisher verwendeten Belagsaufbau, weshalb nach der Einführung der ZTV-RHD-ST von Herstellerseite modifizierte reaktionsharzgebundene Dünnbeläge (RHD-Beläge) zu erwarten sind. Ein besonders sensibles Anwendungsgebiet für diese RHD-Beläge stellen die Fahrbahnplatten des D-Brücken-Gerätes (Behelfsbrücke) dar, da hier die Dicke der orthotropen Fahrbahnplatten je nach Ausführung nur 8,5 mm beträgt. Dies führte in der Vergangenheit des Öfteren zu einem Versagen der verwendeten Beläge schon während der üblichen 0,5- bis 2-jährigen Standzeit der Behelfsbrücken im Rahmen eines Einsatzes, so dass Belagsinstandsetzungen vor Ort mit starken Verkehrsbeeinträchtigungen nötig wurden. Aus diesem Grund wurde die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) vom Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) aufgefordert, vergleichende Untersuchungen der zur Zeit gängigen RHD-Beläge an einer im Einsatz befindlichen Behelfsbrücke vorzunehmen. Hierbei sollten auch schon die oben beschriebenen Änderungen der Belagsaufbauten berücksichtigt werden, um erste Erfahrungen mit den geänderten Belägen zu sammeln. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnten die Schwächen und Empfindlichkeiten der einzelnen Belagsysteme aufgezeigt werden. Am Beispiel des untersuchten PUR-Belages konnte deutlich gezeigt werden, dass der zukünftig vorgeschriebene homogene Belagsaufbau eine sinnvolle Festlegung zur Verhinderung von Glattstellen nach dem Herausfahren der Abstreuung darstellt. Die vorgeschriebenen Abstreumaterialien für die befahrenen Flächen (Chromerzschlacke und/oder Korund) wurden durch die Untersuchungen bestätigt. Die unter Baustellenbedingungen bedeutende Möglichkeit der schnellen Aushärtung einzelner Belagsysteme wurde am Beispiel eines PMMA-Belages und eines EP-Belages mit modifiziertem Härter aufgezeigt. Die Untersuchungen hinsichtlich des ein- beziehungsweise zweilagigen Belagsaufbaus ergaben keine Unterschiede der Ebenheiten und der Abreissfestigkeiten der hergestellten Beläge. Auch wurde nachgewiesen, dass der homogene Belagsaufbau sowohl bei einem einlagigen als auch bei einem zweilagigen Belagsaufbau gleichermaßen hergestellt werden kann. Daher wurde die ursprünglich vorgesehene Festlegung eines zweilagigen Belagsaufbaus nicht in die ZTV-RHD-ST übernommen, sondern den Herstellern wurde der ein- oder zweilagige Belagsaufbau freigestellt. Parallel zu diesen Untersuchungen an den RHD-Belägen wurden an einer Fahrbahnplatte Durchbiegungsmessungen durchgeführt, um nachzuweisen, ob das bei der Grundprüfung verwendete Belastungskollektiv auch für die Prüfung der auf einem D-Brücken-Gerät verwendeten RHD-Beläge ausreicht oder ob für diesen Anwendungsfall eine modifizierte Dauerschwellbiegeprüfung notwendig ist. Hierzu wurde aus umfangreichen Messungen ein Belastungskollektiv für die Durchbiegungen an der Fahrbahnplatte einer D-Brücke abgeleitet und mit dem bei der Grundprüfung verwendeten Belastungskollektiv verglichen. Es konnte nachgewiesen werden, dass das bei der Grundprüfung verwendete Belastungskollektiv die Belastungen und Verformungen der RHD-Beläge auf der Fahrbahnplatte einer D-Brücke mit abdeckt. Es ist keine gesonderte Dauerschwellbiegeprüfung für diesen Anwendungsfall notwendig. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnten eine Reihe der bei der Erarbeitung der ZTV-RHD-ST getroffenen Festlegungen überprüft oder angepasst und in die ZTV übernommen werden. Die Möglichkeit des Einsatzes der nach diesen Festlegungen modifizierten RHD-Beläge auf den Fahrbahnplatten eines D-Brücken-Gerätes wurde nachgewiesen.
Auslaugungserscheinungen im Spritzbeton können im bergmännischen Tunnelbau zu Versinterungen der Dränageleitungen sowie zu einer Erhöhung des pH-Wertes des abfließenden Bergwassers führen. Die Folge sind hohe Betriebskosten, verursacht durch den Spülungsaufwand zum Entfernen der Versinterungen beziehungsweise aufgrund der erforderlichen Neutralisation zur Reduzierung des pH-Wertes. Das Ausmaß der Versinterungen kann sehr unterschiedlich sein und wird durch eine Reihe verschiedener objektspezifischer Faktoren beeinflusst. Die nationalen und internationalen Regelwerke gehen sehr unterschiedlich auf diese Problematik ein. Die Spritzbetonrichtlinie des Österreichischen Betonvereins fordert als Hauptmaßnahme die Verwendung alkalifreier Erstarrungsbeschleuniger durch Einhaltung eines Na2O-Äquivalents kleiner als 1,0 Masse-Prozent und einem pH-Wert von 3,0 bis 8,0. Auch das Regelwerk der Deutschen Bahn AG, die DS 853, sieht eine konsequente Anwendung alkalifreier Beschleuniger vor, wobei zusätzlich auf eine Minimierung der Beschleunigermenge geachtet werden soll. Auf europäischer Ebene sind bislang keine Bestrebungen im Gange, der angesprochenen Problematik entgegenzuwirken. Obschon in den maßgebenden Regelwerken keine Verfahren zur Prüfung des Auslaugverhaltens gefordert werden, existieren dennoch verschiedene Messverfahren, mit denen der Einfluss der unterschiedlichen betontechnologischen Parameter auf die Auslaugbarkeit quantifiziert werden kann. Sie lassen sich nach Schüttel-, Säulen- und Standverfahren sowie speziellen auf den Tunnelbau abgestimmten Verfahren unterscheiden. Die Analyse der Verfahren zeigt, dass die Schüttelverfahren trotz ihrer einfachen und schnellen Durchführbarkeit zur Beurteilung des Langzeitauslaugungsverhaltens einer Spritzbetonschale eher ungeeignet sind und vielmehr zur Bestimmung der chemischen Charaktereigenschaften eines Stoffes herangezogen werden können. Bei dem FIZ-Durchflussverfahren sowie dem ISE-Verfahren, die zu den Säulenverfahren zu zählen sind und speziell für zementverfestigtes Prüfgut entwickelt wurden, ist durch die festgelegte Größe der Probekörper eine gute Reproduzierbarkeit der Versuche gegeben. Die aufwendige Versuchsdurchführung beim FIZ-Verfahren sowie die hohe Wasserdurchlässigkeit der Proben beim ISE-Verfahren machen allerdings ihren Einsatz zur Untersuchung des Auslaugverhaltens von Spritzbeton unzweckmäßig. Die Standverfahren, zu denen auch das Trogverfahren nach ÖNorm S 2072 zählt, welches die Spritzbeton-Richtlinie des Österreichischen Betonvereins vorgibt, zählen zu den praxisnahen Auslaugtests. Allerdings wird ihr Einsatz durch eine vergleichsweise kurze Versuchsdauer zur Beurteilung des Langzeitauslaugungsverhaltens eingeschränkt. Zu den speziell auf den Tunnelbau abgestimmten Verfahren zählen die Umströmungsplatte (System Philipp Holzmann), die Durchströmungszelle (TU München) sowie die Umströmungsanlage (Ruhr-Universität Bochum). Durch ihre realistische Simulation der natürlichen Gegebenheiten liefern sie aussagekräftige Ergebnisse, die zudem gut reproduzierbar sind. Aufgrund der unterschiedlichen Versuchsprinzipien sind die Ergebnisse der Verfahren quantitativ nicht miteinander vergleichbar. Zudem fehlen Grenzwerte, die eine direkte Beurteilung des Auslaugverhaltens zulassen. Als Hauptverursacher der Auslaugungserscheinungen des Spritzbetons werden die besonders leicht wasserlöslichen Alkalien im Zementstein gesehen, die vor allem über die alkalihaltigen Beschleuniger in den Spritzbeton gelangen. Untersuchungen der Ruhr-Universität Bochum belegen, dass sowohl mit alkalifreien als auch mit alkaliarmen Beschleunigern, ergänzt mit SiO2-Zusatzstoffen, eine erhebliche Reduzierung der Calciumauslaugung gegenüber den alkaliarmen Beschleunigern erreicht werden kann. Dies ist um so bedeutender, da durch die Calciumauslaugung die Versinterungen der Dränageleitungen maßgeblich hervorgerufen werden. Sowohl aus materialtechnologischer als auch aus arbeitshygienischer Sicht empfiehlt es sich daher, zukünftig als Regelfall alkalifreie Beschleuniger einzusetzen. Zudem sollten Zuschlagstoffe mit einem niedrig wirksamen Alkaligehalt zum Einsatz kommen. SiO2-Zusatzstoffe können wesentlich zu einer Reduzierung der Auslaugungserscheinungen beitragen. Ihr Einsatz ist daher zu empfehlen. Auf die Prüfung des Auslaugverhaltens sollte trotz fehlender Grenzwerte nicht verzichtet werden. Durch die Festlegung von Mindestanforderungen an das Prüfverfahren lassen sich aussagekräftige und reproduzierbare Ergebnisse erzielen.
Beläge auf Brücken sind Bestandteile der Straße und haben in erster Linie die Anforderungen zu erfüllen, die sich aus verkehrstechnischer Sicht ergeben. In diesem Zusammenhang besteht eine enge Verknüpfung mit dem Straßenbau, die zur Übernahme der geltenden Regelungen für den Belag, insbesondere für die dem Verkehr zugewandte Deckschicht führt. Auch bautechnisch gelten daher für die Zusammensetzung und Ausführung der Asphaltbeläge auf Brücken grundsätzlich die ZTV-Asphalt und ebenso die entsprechenden ergänzenden Regelwerke. Da jedoch die Unterlage für die Funktionsfähigkeit des Belages eine erhebliche Bedeutung hat, beeinflusst diese Schnittstelle den Brückenbelag erheblich und muss zu einer erweiterten Betrachtung unter bautechnischen Aspekten führen. Dieses gilt in besonderem Maße für die Stahlbrücken, die mit der orthotropen Fahrbahnplatte eine sehr differenzierte Unterlage für den Belag darstellen. Infolge hoher Radlasten auf dem Belag erfährt die orthotrope Fahrbahnplatte Verformungen, die zu hohen Spannungen in der Randzone des Asphaltbelages führen. Durch die schubfeste Verbindung Fahrbahnblech/Belag wird der Belag im Verbundkörper zum Mittragen herangezogen mit besonderen Beanspruchungen im Asphaltkörper und in der Verbundfuge. In Abhängigkeit von der Temperatur und der Art der Verbindung mit der Unterlage kann die mittragende Wirkung praktisch zwischen circa 25 Prozent und circa 60 Prozent liegen, gemessen am Unterschied der Durchbiegungen des Bleches ohne beziehungsweise mit Belag, weshalb an Beläge auf Stahlbrücken zusätzliche Anforderungen gestellt werden. Zwischen der Stahloberfläche und der Schutzschicht wird eine Dichtungsschicht angeordnet, die die Stahloberfläche gegen eindringendes Oberflächenwasser schützt und zugleich eine schubfeste Verbindung zum Asphaltbelag ermöglicht. Die baustellengerechte Ausführung dieser Dichtungsschicht stellte sich, wie die im Rahmen dieses Projektes durchgeführten Schadensanalysen und Untersuchungen gezeigt haben, als sehr problematisch heraus. Durch diese Schadensanalysen konnte in Verbindung mit umfangreichen Untersuchungen eine Optimierung dieser Dichtungsschichten erarbeitet werden. Zur Absicherung der hohen Qualität der anhand dieser Untersuchungen entwickelten Dichtungsschichten wurden Prüfungen ausgearbeitet und die Anforderungen und Toleranzen ermittelt, die bei der Grundprüfung und der Güteueberwachung dieser Dichtungsschichten einzuhalten sind. Diese sind eingeflossen in die "Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von Brückenbelägen auf Stahl" (ZTV-BEL-ST) und die TL- und TP-BEL-ST.
Im Sinne der hier vorgesehenen Anwendung kann der Begriff Kletterroboter als eine Vorrichtung definiert werden, welche sich selbständig auf einer beliebig geneigten Bauwerksoberfläche aus unterschiedlichen Materialien fortbewegen und dort verschiedene Arbeiten ausführen kann, wobei für die Fortbewegung keine externen Hilfsmittel wie Hubbühnen oder Schienen erforderlich sind. Kletterroboter werden zur Prüfung und zur Durchführung von Instandsetzungsarbeiten kerntechnischer Anlagen bereits seit längerer Zeit eingesetzt. Mit der Weiterentwicklung dieser hochspezialisierten und komplexen Roboter in Richtung auf universell einsetzbare und einfach zu bedienende Trägersysteme für verschiedenste Aufgabenstellungen ist künftig auch ein wirtschaftlicher Einsatz von Kletterrobotern im Rahmen der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 denkbar. Die Entwicklung von Robotersystemen mit der Zielrichtung der Prüfung und Instandsetzung von Bauwerken, Schiffen und Speichertanks wird derzeit durch die Europäische Union in verschiedenen Forschungsprojekten gefördert. Parallel zu diesen Forschungsaktivitäten wurde im Rahmen dieses Projektes der aktuelle Entwicklungsstand derartiger Systeme für den Einsatz bei der Bauwerksprüfung durch eine Testanwendung an einer Betonbrücke festgestellt. Die in Zusammenarbeit zwischen der Bundesanstalt für Straßenwesen, dem Landschaftsverband Westfalen-Lippe und der Bundesanstalt für Materialforschung und - prüfung durchgeführte Testanwendung eines Kletterroboters hat deutlich werden lassen, daß Roboter bei der Prüfung von Betonbauwerken grundsätzlich eingesetzt werden können. Vor einer praktischen Anwendbarkeit derartiger Systeme bei der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 ist jedoch noch eine Optimierung der Roboter im Hinblick auf die hier vorliegenden speziellen Anforderungen erforderlich. Unter der Voraussetzung einer zielgerichteten Weiterentwicklung dieser Zugangstechnik, wobei insbesondere die für die Bauwerksprüfung erforderliche Prüftechnik zu berücksichtigen ist, erscheint der künftige Einsatz von Kletterrobotern zur Prüfung schwer zugänglicher Bauteile durchaus möglich.
Ein immer umfangreicher werdender Umweltschutz und daraus folgende technische Anforderungen und kostenintensive Begleiterscheinungen bei Korrosionsschutzarbeiten sind wichtige Gründe dafür, daß bei der Instandsetzung des Korrosionsschutzsystems an Stahlbrücken rechtzeitige Ausbesserungen bzw. Teilerneuerungen der Altbeschichtungen wirtschaftlicher sind als eine Vollerneuerung. Dabei entstehen Fragen der Bewertung der vorhandenen Beschichtungen, ihrer Oberflächenvorbereitung und des Einsatzes besonderer Beschichtungsstoffe. Die Lösung dieser Fragestellungen ist eine Grundlage für eine erfolgreiche Instandhaltung. Zur Frage der Prüfung und Bewertung der Altbeschichtung wurde hier die in den neuen Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für den Korrosionsschutz von Stahlbauten (ZTV-KOR-Stahlbauten, z.Z. Entwurf) festgelegte Vorgehensweise erläutert. Zur Frage der Oberflächenvorbereitung wurden bei einigen Teilerneuerungsmaßnahmen bzw. bei der Vorbereitung solcher Maßnahmen Erfahrungen gesammelt, die im Bericht beschrieben sind.
Seilverfüllmittel für vollverschlossene Seile aus Stahldraht sollen sowohl bei der Fertigung als auch im Betrieb die gegenseitige Verschieblichkeit durch Schmierung der Drähte unterstützen und einen langzeitigen inneren Korrosionsschutz gewährleisten. Der vorliegende Schlussbericht beschreibt die Durchführung von Untersuchungen an der Rheinbrücke Emscherschnellweg im Zuge der Bundesautobahn (BAB) A 42 und an der Talbrücke Obere Argen im Zuge der BAB A 96. Im Rahmen des Versuchsprogramms wurde an vier Seilen der Rheinbrücke Emscherschnellweg A 42 im Inneren ein künstliches Wachs und bei den beiden äußeren Drahtlagen Leinölbleimennige als Seilverfüllmittel verwendet. An der Talbrücke Obere Argen wurde als Seilverfüllmittel ebenfalls ein künstliches Wachs verwendet, allerdings ein anderes Fabrikat. Die letzte Drahtlage wurde hier ohne Seilverfüllmittel verseilt. An beiden Brückenbauwerken wurden die unterschiedlich starken Seilverfüllmittel-Austritte und die Seiltemperaturen unter Berücksichtigung der Außentemperaturverhältnisse ermittelt. Bei Dauermessungen der Seildehnungen und der Seilschwingungen wurden auch die daraus resultierenden Laständerungen in den Seilen untersucht. Die Tagesdehnwegsummen von Tagen mit ausreichendem Verkehrsaufkommen wurden unter Verwendung der Ergebnisse der Verkehrszählungen an der Zählstelle Duisburg-Beeckerwerth auf Jahresdehnwegsummen, getrennt nach positiven und negativen Seildehnungen, hochgerechnet. Um die Ursache der Seildehnungen aus Seil- und Überbauschwingungen festzustellen, wurden diese Zeiträume mittels Frequenzanalyse genauer untersucht. Die für diesen Zeitraum durchgeführte Frequenzanalyse zeigt, dass die großen Seildehnungen aus Seil- und Überbauschwingungen nicht auf Seilschwingungen, sondern auf Überbauschwingungen zurückzuführen sind. Die Seildehnungen aus Seil- und Überbauschwingungen unter normalen meteorologischen Bedingungen machen nur einen Bruchteil der Größe der Seildehnungen aus den Lkw-Überfahrten aus, erreichen aber in der Summe, durch die höhere Frequenz, die gleiche Größenordnung wie die Seildehnungen aus den Lkw-Überfahrten.
An 14 Betongrundplatten 1,0 m x 1,0 m x 0,30 m wurden Versuche zur Ermittlung der thermischen Beanspruchung beim Einbau von Fahrbahnbelägen auf Fahrbahntafeln, die mit Betonersatzsystemen aus kunststoffmodifizierten Zementmörteln (PCC-Systeme) und Reaktionsharzmörtel (PC-Systeme) beschichtet worden waren, untersucht. Um in der Praxis vorkommende unterschiedliche Betonfestigkeiten abzudecken, erfolgten die Untersuchungen im Sinne einer Grenzbetrachtung an jeweils 7 Betongrundkörpern aus B 15 und B 45. In die Betongrundkörper waren insgesamt 33 Messfühler in unterschiedlichen Höhen eingebaut, so dass ein vollständiges Temperaturprofil über die Probenhöhen ermittelt werden konnte. Das Verhalten des Betonersatzes und der Grenzfläche Altbeton/Betonersatz wurde anhand der vor und nach dem Aufbringen des Fahrbahnbelages ermittelten Abreißfestigkeit und der aufgenommenen Temperaturprofile bestimmt. Die Temperaturmessungen erfolgten sowohl während des Aufflämmens der Schweissbahn als auch während des Aufbringens von Gussasphalt. Als Ergebnisse können festgehalten werden: - Beim Aufflämmen der Schweißbahn wird schockartig eine relativ geringe Wärmemenge eingetragen. Dies führt zu einem zeitlich kurz begrenzten stark nichtlinearen Temperaturverlauf mit entsprechenden Eigenspannungen im Probekörper;- Während des Einbaus von Gussasphalt kommt es zu langandauerndem Eintrag einer hohen Wärmemenge. Der Temperaturverlauf ist über die Probenhöhe nahezu linear; - Das Aufflämmen der Schweißbahn liefert die maßgebende Beanspruchung sowohl für den Betonersatz als auch für die Grenzfläche Altbeton/Betonersatz; - Die Abreißfestigkeit der untersuchten "gelisteten" Betonersatzsysteme werden weder durch das Aufflämmen der Schweißbahn noch durch den Heisseinbau des Gussasphalts ungünstig verändert. Es wurde im Gegenteil eine leichte Erhöhung der Abreißfestigkeit nach dem Aufflämmen festgestellt.
Das Bundesministerium für Verkehr hat die Bundesanstalt für Straßenwesen beauftragt, die Beanspruchung und das Verhalten von Fahrbahnübergängen aus Asphalt bei kurzzeitig schnell auftretenden Horizontallasten (Bremslasten) zu untersuchen. Die Messungen sollten an Brückenüberbauten ohne definierten Festpunkt (schwimmende Lagerung) durchgeführt werden. Die Ergebnisse der Bauwerksmessungen finden Eingang in die Formulierung von technischen Spezifikationen für Fahrbahnübergänge aus Asphalt (Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von Fahrbahnübergängen aus Asphalt in Belägen auf Brücken und anderen Ingenieurbauwerken aus Beton, ZTV-BEL-FÜ; Technische Prüfvorschriften für Fahrbahnübergänge aus Asphalt, TP-BEL-FÜ). In dem vorliegenden Bericht sind die Messungen an einem Bauwerk in der Nähe der Ortschaft Kirchhain sowie an einem Bauwerk im Zuge der B 55n beschrieben. Die Messergebnisse machen deutlich, dass Fahrbahnübergänge aus Asphalt neben den durch Bremslasten verursachten Horizontalverschiebungen auch durch die infolge der Vertikallasten aus Fahrzeugüberfahrten resultierenden Verdrehungen der Endquerschnitte beansprucht werden. Für das Bauwerk Kirchhain wurden Messungen mittels eines Belastungsfahrzeuges für die beiden Lastfälle Überfahrt ohne Bremsen und Überfahrt mit Bremsen durchgeführt. Zur Überprüfung der Ergebnisse dieser Messungen wurden parallel numerische Berechnungen durchgeführt. Neben den Messungen mit dem Belastungsfahrzeug erfolgten für beide Bauwerke auch Messungen unter Verkehr. Hieraus ergaben sich erste Hinweise im Hinblick auf die Aufstellung von Belastungskollektiven für Fahrbahnübergänge aus Asphalt. Weiterhin konnten die für die Beanspruchung von Asphaltübergängen maßgebenden Frequenzen ermittelt werden.
Das vorliegende Forschungsvorhaben behandelt den Vergleich von zerstörungsfreien Prüfverfahren, die sich zur Untersuchung von Betonbrücken eignen. Um die in den letzten Jahren erfolgten Neu- und Weiterentwicklungen auf diesem Gebiet hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten und Leistungsgrenzen zu vergleichen und zu bewerten, wurden diese Verfahren in einer Ringversuchsreihe getestet. Dazu wurden zwei Probekörper mit gezielt eingebrachten Fehlstellen hergestellt. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die Analyse von Spannkanälen, wobei sich die Betonrezeptur und die Lage der schlaffen Bewehrung sowie der Spannkanäle an realen Praxisbedingungen orientierten. Zusätzlich wurden Verdichtungsmängel untersucht. Zum Einsatz kamen die Verfahrensgruppen Radar, Ultraschall-Echo und Impact-Echo in jeweils mehreren aktuell entwickelten Verfahrensmodifikationen einschließlich ein- und dreidimensionaler Rekonstruktionsrechnungen. Die Experimente wurden begleitet von Simulationsrechnungen zur Ausbreitung akustischer Wellen und Mikrowellen. Im Ergebnis konnten das Radar- und die Ultraschallverfahren bei nicht zu enger schlaffer Bewehrung die Hüllrohre sicher orten. Die bildgebenden Ultraschallverfahren konnten einige der Verpress- und Verdichtungsmängel im Blindversuch angeben. Das Impact-Echo-Verfahren konnte dagegen seine aus der Literatur bekannte Leistungsfähigkeit zur Analyse der Spannkanäle nicht bestätigen. Mit den Simulationsrechnungen wurden wichtige Ergebnisse zur Unterstützung der Versuchsplanung und der Auswertung gewonnen und der Einfluss der Luftporen des Betons auf die Ultraschallausbreitung quantitativ nachgewiesen. Der derzeitige Entwicklungsstand der Verfahren lässt es noch nicht zu, an Probekörpern mit engmaschiger schlaffer Bewehrung Aussagen über die Lage oder den Zustand des Spannkanals zu treffen.
An 13 Trogbauwerken im Grundwasser wurden Fahrbahnbeläge und der darunter liegende Beton der Sohlen untersucht, um festzustellen, welche bauphysikalischen Besonderheiten in bezug auf die Fahrbahnbeläge gegenüber Brückenbauwerken bestehen. Es sollten Grundlagen dafür geschaffen werden, die in den "Zusätzlichen Technischen Vorschriften und Richtlinien für die Herstellung von Brückenbelägen auf Beton, Ausgabe 1987 (ZTV-Bel-B)" angesprochenen Sondermaßnahmen für Beläge auf Trog- und Tunnelsohlen zu konkretisieren. Neun Bauwerke hatten eine Außenabdichtung ("schwarze Wannen"), bei den anderen vier wurde die Abdichtung gegen das Grundwasser durch Ausführung der Sohlen und Wände aus wasserundurchlässigem Beton ("weiße Wannen") erreicht. Die Fahrbahnbeläge hatten folgende Aufbauten: Beläge nach der ZTV-BEL-B mit flächiger Verklebung zum Beton (4 Bauwerke), andere Beläge mit flächiger Verklebung (2), Beläge mit Abdichtung auf Trennschicht (3), Belagsaufbauten mit vollständigem oder teilweisem Straßenaufbau mit Dichtungsschicht (3) und ohne Dichtungsschicht (1) auf der Trogsohle. Das Alter der Bauwerke lag zwischen zwei und 29 Jahren. Aus den Fahrbahnbelägen (alle in Asphaltbauweise) wurden Ausbaustücke und teilweise auch Bohrkerne entnommen; der Asphalt und der Sohlenbeton wurden visuell bewertet. Aus dem Sohlenbeton wurden Proben zur Bestimmung der Chlorid- und Feuchtegehalte entnommen. Weitere Untersuchungen waren die Ermittlung der Abreißfestigkeit von Flüssigkunststoff-Dichtungsschichten von der Unterlage und Potentialmessungen auf einer Trogsohle und an einer Trogwand. Unter anderem konnten Ergebnisse zur (hohen) Betonfeuchte generell und zur Chloridaufnahme des oberflächennahen Sohlenbetons bei fehlender Fahrbahnabdichtung gefunden werden. Die grundsätzliche Möglichkeit, verklebte Belgsbauarten nach den ZTV-BEL-B auch auf den Trogsohlen mit ihren hohen Feuchtegehalten einzusetzen, konnte an einem ausgeführten Beispiel mit einem Alter von fünf Jahren belegt werden. Weiterhin wurden Erfahrungswerte darüber gewonnen, wann Fugen im Belag über Blockfugen in der Trogsohle ausgebildet werden müssen.
Brückenbeläge auf orthotropen Fahrbahnplatten unterliegen infolge des Trag- und Temperaturverhaltens der Konstruktionen hohen Beanspruchungen. Zur Erfassung des Einflusses von Verkehrsbelastungen und Temperatureinwirkungen auf das Verhalten orthotroper Fahrbahnplatten einschließlich Brückenbelag und auf die Haftung zwischen Brückenbelag und Stahlblech dient die Dauerschwellbiegeprüfung, die heute einen wesentlichen Bestandteil der Grundprüfung für Brückenbeläge auf Stahl darstellt. Im Rahmen des Forschungsprojektes "Untersuchung am Brückenbelag einer orthotropen Fahrbahnplatte" wurden durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) Messungen an zwei Brückenbauwerken durchgeführt. Weiterhin wurden zwei Probekörper mit in den einzelnen Belagsschichten applizierten Dehnungsmessstreifen hergestellt und einer Prüfung gemäß TP-BEL-ST unterzogen. Um die Ergebnisse dieser Laborversuche direkt mit den Bauwerksmessungen vergleichen zu können, weisen Probekörper und Brückenbauwerke einen identischen Belagsaufbau auf. Zur Klärung des Einflusses von Temperatur und Art der Lasteinleitung auf das Last-Verformungsverhalten des Verbundkörpers wurden zusätzlich numerische Berechnungen nach der Methode der Finiten Elemente (FEM) durchgeführt. Das Ziel dieser Untersuchungen bestand einerseits in der Überprüfung der Vorgaben für die Dauerschwellbiegeprüfung am Bauwerk selbst. Andererseits wurden anhand der Messergebnisse Last- beziehungsweise Verformungskollektive aufgestellt, welche die wirkliche Beanspruchung aus Verkehr so beschreiben, dass hieraus verbesserte Annahmen für die zukünfige Durchführung der Dauerschwellbiegeprüfung abgeleitet werden können. Aus einer Gegenüberstellung der Dehnungen zwischen Dauerschwellbiegeprüfung und Bauwerk lässt sich ableiten, dass die Vorgaben der Dauerschwellbiegeprüfung im Hinblick auf das statische System und die Lasteinleitung modifiziert werden sollten. Weiterhin zeigen die aus den Bauwerksmessungen abgeleiteten Pfeilhöhenkollektive, dass die Dauerschwellbiegeprüfung auch hier den Verhältnissen in situ nicht in allen Punkten gerecht wird.
Da für den Einsatz auf Brücken offenporige Deckschichten nicht geeignet sind, wurden in drei Abschnitten Untersuchungen zum lärmmindernden Verhalten dichter Deckschichten mit unterschiedlicher Oberflächentextur durchgeführt. Zur Vereinfachung der Untersuchungen wurden die Erprobungsstrecken nicht auf Brücken angelegt, sondern in zwei Abschnitten im Rahmen von Erneuerungsmaßnahmen im Zuge von Straßen und in einem Abschnitt durch Untersuchung verschiedener Varianten in bereits länger liegenden Strecken. Als Mischgut wurde Splittmastixasphalt 0/5 und Asphaltbeton 0/5 nach ZTVbit-StB in Dicken von 3 bis 4 cm verwendet mit unterschiedlichen Abstreuungen der Körnungen 1/3 mm bis 2/5 mm, in einem Fall wurde ein Dünnschichtbelag aus SMA 0/8 und AB 0/5 mit unterschiedlicher Abstreuung untersucht. Weiterhin wurden auf einer Deckschicht aus AB 0/11 drei unterschiedliche Oberflächenbehandlungen in die Untersuchungen einbezogen, PmB-Emulsion beziehungsweise Epoxidharz mit Abstreuungen. Die relative Abminderung der Lärmpegel gegenüber Referenzstrecken erreichte Werte bis etwa 3 dB(A), die Einbindung der Abstreusplitte in die Oberfläche des SMA 0/5- beziehungsweise AB 0/5-Mischgutes war aber mangelhaft und nicht von Dauer. Dabei verhielt sich die Chromerzschlacke feiner Körnung besser als andere Materialien. Die Kornfraktion 2/5 mm war bereits als zu grob einzustufen. Bei den Oberflächenbehandlungen ergaben sich deutlich bessere Einbindungen der Abstreumaterialien, aber bei der Behandlung mit Epoxidharz zeigte die AB 0/11-Deckschicht deutliche Risse. Das bisher durchgeführte Programm kann noch kein befriedigendes Ergebnis für den Einsatz dichter Beläge mit einer dauerhaft wirksamen Lärmminderung aufzeigen. Es werden aber auf der Grundlage der Einzelergebnisse Hinweise für weitere Untersuchungen zur Optimierung verschiedener Varianten gegeben, die bereits in ein entsprechendes neues Programm eingeflossen sind.
In den neuen Bundesländern sind Fertigteilbrücken weit verbreitet. Aufgetretene Mängel, insbesondere bedingt durch ein nicht ausreichendes Abdichtungssystem, erfordern Instandsetzungsmaßnahmen. Dazu sind Erkenntnisse über das Verformungsverhalten notwendig. Im vorliegenden Projekt wurde an repräsentativen Bauwerken das Verformungsverhalten unter - kurzzeitigen Einwirkungen, insbesondere Verkehrslasten und - langzeitigen Einwirkungen, insbesondere Temperaturbelastung untersucht. Als Ergebnis ist zusammenzufassen: - Die mit höherer Frequenz auftretenden Verformungen unter Kurzzeiteinwirkungen verhalten sich erheblich günstiger als in der Planung vorgesehen. Sie erreichen daher in bezug auf die Gesamtverformung nur eine untergeordnete Größe. - Die mit geringer Frequenz auftretenden Verformungen unter Langzeiteinwirkungen stellen sich bei der meist vorhandenen durchgehenden Lagerung auf Mörtelleisten und Zwischenstützen als Rahmen mit Riegel/Stiel- oder Riegel/Scheibensystemen am Widerlager viel ungünstiger als geplant ein, da sich die Gesamtverformungen im Gegensatz zu bisherigen Annahmen an einem Widerlager einstellen und sich somit die Dehnlänge über die gesamte Bauwerkslänge erstreckt. Die Verschiebungen an den Innenstützen sind unbedeutend. - Bei Anordnung einer beweglichen Lagerlinie kann davon ausgegangen werden, dass sich die Gesamtverformungen planmäßig am Verformungslager einstellen. Die Größe der maßgebenden Verformungen unter Langzeiteinwirkungen ist direkt abhängig von den Bauwerksabmessungen (Stützweite, Reihung der Felder, Bauwerkslänge, Lagerungsart) und ist über die Dehnlänge bauwerksspezifisch zu berücksichtigen.
Im Rahmen einer Tastversuchsreihe wurde der Frage nachgegangen, ob durch das Aufbringen von Deckschichten aus kunststoffmodifizierten Betonen/Mörteln eine Realkalisierung karbonatisierter Randzonen von Betonbauteilen bewirkt werden kann. Die Tastversuche wurden an 9 Betonplatten 30 x 30 x 10 cm, die ca. 4 mm tief karbonatisiert waren, durch Aufbringen von zwei unterschiedlichen kunststoffmodifizierten Betonersatzsystemen (PCC-Systeme) und einem Zementmörtel durchgeführt. Aus den Versuchen ergibt sich, dass eine Realkalisierung zuvor karbonatisierter Zonen eintritt. Unter Zutritt des in der Luft vorhandenen Kohlendioxyds ist dieser Zustand jedoch nicht stabil. Schon nach 24 Stunden Lufteinwirkung ist die Realkalisierung nicht mehr vorhanden. In der Praxis kann eine solche schnelle, erneute Karbonatisierung jedoch ausgeschlossen werden, da die aufgebrachte alkalische Deckschicht bei ausreichender Dicke und Dichte einen direkten Luftzutritt an die realkalisierte Zone verhindert. Somit ist auch durch das Aufbringen ausreichend dicker und dichter Schichten aus PCC eine Realkalisierung zuvor karbonatisierter Randzonen möglich.
Zur Untersuchung des Tragverhaltens von Pflasterbefestigungen und ihrer möglichen Optimierung wurden Großversuche an einer Straßenprüfmaschine sowie Laborversuche sowohl unter dynamischer als auch statischer Beanspruchung durchgeführt. Neben einer Modifizierung von Druckschwell- und Spreizversuchen wurde auch ein neues Verfahren - der Pflasterscherversuch - entwickelt, mit dem der horizontale Verschiebungswiderstand von verdichteten Pflasterdecken mit vergleichsweise geringem Aufwand ermittelt werden kann, indem das Pflaster auf der Bettung unter kontinuierlicher Erfassung des Kraft-Verformungsverhaltens abgeschert wird. Mit den Ergebnissen der Untersuchungen konnte der Einfluss der einzelnen Komponenten einer Pflasterdecke - Pflastersteine, Bettung, Fugen und Verband - auf deren vertikalen Verformungs- und horizontalen Verschiebungswiderstand ermittelt werden. Insgesamt wurde festgestellt, dass die Tragfähigkeit einer Pflasterbefestigung maßgeblich durch die Steifigkeiten der einzelnen Schichten beeinflusst wird. Um die Steifigkeit der Pflasterdecke selbst zu erhöhen, sind Mineralstoffe mit hohem Scherwiderstand und ausreichender Kornfestigkeit zu verwenden (beispielsweise gebrochene Gemische der Körnung 0/ 8 mm) und die Bestandteile der Pflasterdecke so zu kombinieren, dass eine möglichst große Verbundwirkung zwischen den einzelnen Pflastersteinen entsteht. Demgegenüber wird die Standfestigkeit bei horizontaler Beanspruchung größtenteils durch eine ausreichende Einbettung der Pflastersteine in das Bettungsmaterial (zum Beispiel mit einer Bettung der Körnung 0/5 mm) und einen möglichst hohen Reibungswiderstand zwischen den Mineralstoffen von Bettung und Fuge einerseits und den Pflastersteinen andererseits sowie eine lastverteilende Anordnung der Steine positiv beeinflusst. Um den Aufbau einer Pflasterdecke im jeweiligen Anwendungsfall zu optimieren, können im Rahmen von Voruntersuchungen der vertikale Verformungswiderstand von Bettungs- und Fugenmaterialien vereinfachend mit einem Druckschwellversuch unter behinderter Seitendehnung sowie der horizontale Verschiebungswiderstand einer Decke mit dem neu entwickelten Pflasterscherversuch überprüft werden
Die Forschungsarbeit gliederte sich in zwei Teile. In den Jahren 1973 und 1974 wurde zur Verbesserung der Anfangsgriffigkeit von Asphaltbeton auf 7 Versuchsstrecken das Abstreuen der heißen Deckschicht mit Brechsand oder feinem Splitt während der Herstellung erprobt. Als wesentlich erwies sich, dass die Streudichte gering gehalten wird (0,6 -1,0 kg/m2 bei Abstreumaterialien mit einem Größtkorn bis 5 mm) und daß das Material auf die in der obersten Zone noch mindestens 80-°C heiße Deckschicht hinter dem Fertiger oder nach dem ersten Walzgang gleichmäßig aufgebracht und sogleich angewalzt wird. Zum bevorzugten maschinellen Abstreuen haben sich verschiedene Streugeräte bewährt; möglich ist aber auch die Abstreuung von Hand mit Schaufeln. Die Kosten für Abstreumaterial, Geräte und Lohn sind, gemessen an den Gesamtkosten einer Deckschicht, gering. Die Griffigkeitswerte in den abgestreuten Feldern lagen im Neuzustand immer wesentlich höher als in den Vergleichsfeldern ohne Abstreuung. Über Wochen und Monate blieb die Griffigkeit der abgestreuten Felder besser als die der Vergleichsfelder. Nachteilige Wirkungen des Abstreuens, wie Verschlechterung der Anfangsebenheit oder ungleichmäßiges Aussehen der Oberfläche, sowie ein Einfluß auf das Gebrauchsverhalten der Deckschichten (Verschleiß, Verformung, Haltbarkeit) wurden nicht festgestellt. Der zweite Teil der Forschungsarbeit im Jahre 1975, der 6 Versuchsstrecken umfaßte, erbrachte Hinweise, wie die Anfangsgriffigkeit von Asphaltbetondeckschichten ueber die Zusammensetzung des Mischgutes beeinflußt werden kann. Günstig wirken sich unmittelbar auf die Anfangsgriffigkeit ein an der oberen Grenze der zulässigen Spanne liegender Hohlraumgehalt und ein hoher Brechsandanteil im Mineralstoffgemisch sowie auch ein hoher Schärfegrad des Brechsandes aus. Um die Bewährung der bei den Versuchsstrecken gewaehlten Zusammensetzungen zu beurteilen, muß jedoch das gesamte langfristige Gebrauchsverhalten der Deckschichten (Griffigkeit, Ebenheit und insbesondere Haltbarkeit) beobachtet werden.
At the 2001 ESV-Conference the EEVC working group on compatibility (WG 15) reported the first phase of the research work to investigate the major factors influencing compatibility between passenger cars. Following this, WG15 performed an interim study, which was partly subventioned by the European Commission, the results of which are reported in this paper. In the next phase of work, it is intended to complete the development of a suite of test procedures and associated performance criteria to assess the compatibility of passenger cars in frontal impacts The main areas of work for the interim study were: - in depth accident data analysis - the development of methods to assess the potential benefit of improved compatibility - crash testing. The accident analysis identified the major compatibility problems to be poor structural interaction, stiffness mismatching and compartment strength. Different methods to assess the potential benefit of improved compatibility were applied to in depth accident data. Full scale crash testing including a car to car test was performed to help develop the following candidate compatibility test procedures: - a full width wall test with a deformable aluminium honeycomb face and a high resolution load cell wall - an offset barrier test with the EEVC barrier face and a high resolution load cell wall - an offset barrier test with the progressively deformable barrier (PDB) face. The results of the interim study will be presented in detail and the proposed methodology of the next phase to complete the development of a suite of test procedures for the assessment of car to car compatibility in frontal impacts will be outlined
When the EEVC proposed the full-scale side impact test procedure, it recommended that consideration should be given to an interior headform test in addition. This was to evaluate areas of contact not assessed by the dummy. EEVC Working Group 13 has been researching the parameters of a possible European headform test procedure in four phases. Earlier stages of the research have been presented at previous ESV conferences. The conclusions from these have suggested that the US free motion headform should be used in any European test procedure and that it should be a free flight test, not guided. This research has now culminated in proposals for a European test procedure. This paper presents the proposed EEVC side impact interior headform test procedure, giving the rationale for the test and the first results from the validation phase of the test protocol.
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.
The frontal crash is still an important contributor to deaths and serious injured resulting from road accidents in Europe. As the Hybrid-III dummy used in crash tests is over two decades old, the European Enhanced Vehicle-safety Committee is studying the potential for a new test device. Key is the availability of a well-defined set of requirements that identifies the minimum level of biofidelity required for an advanced frontal dummy. In this paper, a complete set of frontal impact biofidelity requirements, consisting of references , description of test conditions and corridors, is presented.
The Swedish National Road Administration (SNRA), the Japanese Automobile Research Institute (JARI) and the Federal Highway Research Institute (BASt) are co-operating in the International Harmonized Research Activities on Intelligent Transportation Systems (IHRA-ITS). Under this umbrella a joint study was conducted. The overall objective of this study was to contribute to the definition and validation of a "battery of tools" which enables a prediction and an assessment of changes in driver workload due to the use of in-vehicle information systems (IVIS) while driving. In this sense \"validation\" means to produce empirical evidence from which it can be concluded that these methods reliably discriminate between IVIS which differ in terms of relevant features of the HMI-design. Additionally these methods should also be sensitive to the task demands imposed on the driver by the traffic situation and their interactions with HMI-design. To achieve these goals experimental validation studies (on-road and in the simulator) were performed in Sweden, Germany and Japan. As a common element these studies focused on the secondary task methodology as an approach to the study of driver workload. In a joint German-Swedish on-road study the Peripheral Detection Task (PDT) was assessed with respect to its sensitivity to the complexity of traffic situations and effects of different types of navigation systems. Results show that the PDT performance of both the German and the Swedish subjects reflects the task demands of the traffic situations better than those of the IVIS. However, alternative explanations are possible which will be examined by further analyses. Results of this study are supplemented by the Japanese study where informational demands induced by various traffic situations were analysed by using a simple arithmetic task as a secondary task. Results of this study show that relatively large task demands can be expected even from simple traffic situations.
The European Enhanced Vehicle-safety Committee (EEVC) Working Group 13 for Side Impact Protection has been developing an Interior Headform Test Procedure to complement the full-scale Side Impact Test Procedure for Europe and for the proposed IHRA test procedures. In real world accidents interior head contacts with severe head injuries still occur, which are not always observed in standard side impact tests with dummies. Thus a means is needed to encourage further progress in head protection. At the 2003 ESV-Conference EEVC Working Group 13 reported the results on Interior Headform Testing. Further research has been performed since and the test procedure has been improved. This paper gives an overview of its latest status. The paper presents new aspects which are included in the latest test procedure and the research work leading to these enhancements. One topic of improvement is the definition of the Free Motion Headform (FMH) impactor alignment procedure to provide guidelines to minimize excessive headform chin contact and to minimize potential variability. Research activities have also been carried out on the definition of reasonable approach head angles to avoid unrealistic test conditions. Further considerations have been given to the evaluation of head airbags, their potential benefits and a means of ensuring protection for occupants regardless of seating position and sitting height. The paper presents the research activities that have been made since the last ESV Conference in 2003 and the final proposal of the EEVC Headform Test Procedure.
The European Enhanced Vehicle-safety Committee wants to promote the use of more biofidelic child dummies and biomechanical based tolerance limits in regulatory and consumer testing. This study has investigated the feasibility and potential impact of Q-dummies and new injury criteria for child restraint system assessment in frontal impact. European accident statistics have been reviewed for all ECE-R44 CRS groups. For frontal impact, injury measures are recommended for the head, neck, chest and abdomen. Priority of body segment protection depends on the ECE-R44 group. The Q-dummy family is able to reflect these injuries, because of its biofidelity performance and measurement capabilities for these body segments. Currently, the Q0, Q1, Q1.5, Q3 and Q6 are available representing children of 0, 1, 1.5, 3 and 6 years old. These Q-dummies cover almost all dummy weight groups as defined in ECE-R44. Q10, representing a 10 year-old child, is under development. New child dummy injury criteria are under discussion in EEVC WG12. Therefore, the ECE-R44 criteria are assessed by comparing the existing P-dummies and new Q-dummies in ECE-R44 frontal impact sled tests. In total 300 tests covering 30 CRSs of almost all existing child seat categories are performed by 11 European organizations. From this benchmark study, it is concluded that the performance of the Q-dummy family is good with respect to repeatability of the measurement signals and the durability of the dummies. Applying ECE-R44 criteria, the first impression is that results for P- and Q-dummy are similar. For child seat evaluation the potential merits of the Q-dummy family lie in the extra measurement possibilities of these dummies and in the more biofidelic response.
Topics of this report are: Securing mobility and making mobility sustainable - Strategies for road safety: Safe behavior, Safe vehicles, Safe infrastructure, Telematics, International vehicle-engineering measures " Accident statistics " Accident research " Passive vehicle safety " Active vehicle safety " Driver assistance systems " Environmental protection through vehicle engineering.
In the EC FP6 Integrated Project Advanced Protection Systems, APROSYS, the first WorldSID small female prototype was developed and evaluated by BASt, FTSS, INRETS, TRL and UPM-INSIA during 2006 and 2007. Results were presented at the ESV 2007 conference (Been et al., 2007). With the prototype dummy scoring a biofidelity rating higher than 6.7 out of 10 according to ISO/TR9790, the results were very promising. Also opportunities for further development were identified by the evaluation group. A revised prototype, Revision1, was subsequently developed in the 2007-2008 period to address comments from the evaluation group. The Revision1 dummy includes changes in the half arms and the suit (anthropometry and arm biomechanics), the thorax and abdomen ribs and sternum (rib durability), the abdomen/lumbar area and the lower legs (mass distribution). Also a two-dimensional chest deflection measurement system was developed to measure deflection in both lateral and anterior-posterior direction to improve oblique thorax loading sensitivity. Two Revision1 prototype dummies have now been evaluated by FTSS, TRL, UPM-INSIA and BASt. The updated prototype dummies were subjected to an extensive matrix of biomechanical tests, such as full body pendulum tests and lateral sled impact tests as specified by Wayne State University, Heidelberg University and Medical College of Wisconsin. The results indicated a significant improvement of dummy biofidelity. The overall dummy biofidelity in the ISO rating system has significantly improved from 6.7 to 7.6 on a scale between 0-10. The small female WorldSID has now obtained the same biofidelity rating as the WorldSID mid size male dummy. Also repeatability improved with respect to the prototype. In conclusion the recommended updates were all executed and all successfully contributed in achieving improved performance of the dummy.
Powered Two Wheelers (PTWs) accidents constitute one of the road safety problems in Europe. PTWs fatalities represent 22% at EU level in 2006, having increased during last years, representing an opposite trend compared to other road users" figures. In order to reduce these figures it is necessary to investigate the accident causation mechanisms from different points of view (e.g.: human factor, vehicle characteristics, influence of the environment, type of accident). SAFERIDER project ("Advanced telematics for enhancing the SAFEty and comfort of motorcycle RIDERs", under the European Commission "7th Framework Program") has investigated PTW accident mechanisms through literature review and statistical analyses of National and In-depth accident databases; detecting and describing all the possible PTW's accident configurations where the implementation of ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) and IVIS (In-Vehicle Information Systems) could contribute to avoid an accident or mitigate its severity. DIANA, the Spanish in-depth database developed by CIDAUT, has been analyzed for that purpose. DIANA comprises of accident investigation teams, in close cooperation with police forces, medical services, forensic surgeons, garages and scrap yards. An important innovation is the fact that before injured people arrive to hospitals, photographs and explanations about the possible accident injury mechanisms are sent to the respective hospitals (via 3G GPRS technology). By this, additional information to medical staff can be provided in order to predict in advance possible internal injuries and select the best medical treatment. This methodology is presented in this paper. On the other hand, the main results (corresponding to road, rider and PTW characteristics; pre and post-accident manoeuvres; road layout; rider behaviour; impact points; accident causations;...) from the analyses of the PTW accidents used for SAFERIDER are shown. Only accident types relevant to ADAS and IVIS devices have been considered.
A legform impactor with biofidelic characteristics (FlexPLI) which is being developed by the Japanese Automobile Research Institute (JARI) is being considered as a test tool for legislation within a proposed Global Technical Regulation on pedestrian protection (UNECE, 2006) and therefore being evaluated by the Technical Evaluation Group (TEG) of GRSP. In previous built levels it already showed good test results on real cars as well as under idealised test conditions but also revealed further need for improvement. A research study at the Federal Highway Research Institute (BASt) deals with the question on how leg injury risks of modern car fronts can be revealed, reflected and assessed by the FlexPLI and how the impactor can be used and implemented as a legislative instrument for the type approval of cars according to current and future legislations on pedestrian protection. The latest impactor built level (GTα ) is being evaluated by a general review and assessment of the certification procedure, the knee joint biofidelity and the currently proposed injury criteria. Furthermore, the usability, robustness and durability as a test tool for legislation is examined and an assessment of leg injuries is made by a series of tests with the FlexPLI on real cars with modern car front shapes as well as under idealised test conditions. Finally, a comparison is made between the FlexPLI and the current european legislation tool, the legform impactor according to EEVC WG 17.
The use of proper child restraint systems (CRS) is mandatory for children travelling in cars in most countries of the world. The analysis of the quantity of restrained children shows that more than 90% of the children in Germany are restrained. Looking at the quality of the protection, a large discrepancy between restrained and well protected children can be seen. Two out of three children in Germany are not properly restrained. In addition, considerable difference exists with respect to the technical performance of CRS. For that reason investigations and optimisations on two different topics are necessary: The technical improvement of CRS and the ease of use of CRS. Consideration of the knowledge gained by the comparison of different CRS in crash tests would lead to some improvements of the CRS. But improvement of child safety is not only a technical issue. People should use CRS in the correct way. Misuse and incorrect handling could lead to less safety than correct usage of a poor CRS. For that reason new technical issues are necessary to improve the child safety AND the ease of use. Only the combination of both parts can significantly increase child safety. For the assessment of the safety level of common CRS, frontal and lateral sled tests simulating different severity levels were conducted comparing pairs of CRS which were felt to be good and CRS which were felt to be poor. The safety of some CRS is currently at a high level. All well known products were not damaged in the performed tests. The performance of non-branded CRS was mostly worse than that of the well known products. Although the branded child restraint systems already show a high safety level it is still possible to further improve their technical performance as demonstrated with a baby shell and a harness type CRS.
As set out in the Terms of Reference, the objective of European Enhanced Vehicle-safety Committee (EEVC) Working Group (WG) 15 Car Crash Compatibility and Frontal Impact is to develop a test procedure(s) with associated performance criteria for car frontal impact compatibility. This work should lead to improved car to car frontal compatibility and self protection without decreasing the safety in other impact configuration such as impacts with car sides, trucks, and pedestrians. Since 2003, EEVC WG 15 served as a steering group for the car-to-car activities in the "Improvement of Vehicle Crash Compatibility through the development of Crash Test Procedures" (VC-COMPAT) project that was finalised at the end of 2006 and partly funded by the European Commission. This paper presents the research work carried out in the VC-COMPAT project and the results of its assessment by EEVC WG 15. Other additional work presented by the UK and French governments and industry " in particular the European industry - was taken into consideration. It also identifies current issues with candidate testing approaches. The candidate test approaches are: - an offset barrier test with the progressive deformable barrier (PDB) face in combination with a full width rigid barrier test - a full width wall test with a deformable aluminium honeycomb face and a high resolution load cell wall supplemented by the forces measured in the offset deformable barrier (ODB) test with the current EEVC barrier. These candidate test approaches must assess the structural interaction and give information of frontal force levels and compartment strength for passenger vehicles. Further, this paper presents the planned route map of EEVC WG 15 for the evaluation of the proposed test procedures and assessment criteria.
At the 2005 ESV conference, the International Harmonisation of Research Activities (IHRA) side impact working group proposed a 4 part draft test procedure, to form the basis of harmonisation of regulation world-wide and to help advances in car occupant protection. This paper presents the work performed by a European Commission 6th framework project, called APROSYS, an further development and evaluation of the proposed procedure from a European perspective. The 4 parts of the proposed procedure are: - A Mobile Deformable Barrier test; - An oblique Pole side impact test; - Interior headform tests; - Side Out of Position (OOP) tests. Full scale test and modelling work to develop the Advanced European Mobile Deformable Barrier (AE-MDB) further is described, resulting in a recommendation to revise the barrier face to include a bumper beam element. An evaluation of oblique and perpendicular pole tests was made from tests and numerical simulations using ES-2 and WorldSID 50th percentile dummies. It was concluded that an oblique pole test is feasible but that a perpendicular test would be preferable for Europe. The interior headform test protocol was evaluated to assess its repeatability and reproducibility and to solve issues such as the head impact angle and limitation zones. Recommendations for updates to the test protocol are made. Out-of-position (OOP) tests applicable for the European situation were performed, which included additional tests with Child Restraint Systems (CRS) which use is mandatory in Europe. It was concluded that the proposed IHRA OOP tests do cover the worst case situations, but the current test protocol is not ready for regulatory use.
The PDB, BASt and Opel conducted two test series to evaluate possible effects on the results obtained using the EEVC WG17 Lower Legform Impactor as a test tool for the assessment of pedestrian safety. The reproducibility and repeatability of the test results were assessed using six legform impactors while keeping the test parameters constant. In the second series one impactor was used and the test parameters were varied to assess the effects on the readings of the legform. The test parameters were velocity, temperature, relative humidity, the point of first contact regarding the deviation in z-direction and the deviations of the pitch, roll and yaw angle. The tests were performed using an inverse setup, i.e. the legform was hit by a guided linear impactor equipped with a honeycomb deformation element. This setup was chosen to be able to vary each single parameter while avoiding variations of the other test parameters at the same time. The test parameters were varied stronger than allowed in regulatory use in order to determine possible dependencies between the parameters and the readings which were acceleration, bending angle and shear displacement.
Die von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) vorgelegten Evaluationsdaten weisen für Teilnehmer am Modellversuch zur Erprobung des "Begleiteten Fahrens ab 17" (BF17) im ersten Jahr ihrer selbstständigen Verkehrsteilnahme eine Absenkung des fahrleistungsbezogenen Unfallrisikos um 22 Prozent und des fahrleistungsbezogenen Deliktrisikos um 20 Prozent aus. In der Umsetzung hat sich das BF17-Modell als praktikabel und sicher in der Durchführung erwiesen. Bei jungen Fahranfängern und ihren Eltern hat es eine hohe, weit über die ursprünglichen Erwartungen hinausgehende Akzeptanz gefunden: so stieg der Anteil von BF17-Teilnehmern an allen Neuerwerbern einer Pkw-Fahrerlaubnis von rund 25 Prozent im Jahr 2007 auf 35 Prozent im Jahr 2008. Der Bundesminister für Verkehr hat in einer Pressemitteilung am 01.03.2010 bereits 10 Monate vor Auslaufen des bundesweiten Modellversuchs BF17 am 31.12.2010 die Verankerung dieser erfolgversprechenden Sicherheitsmaßnahme im Fahrerlaubnisrecht angekündigt. Damit ist nach Auffassung der Autoren die Verkehrspolitik aufgerufen, möglichst vielen Fahranfängern diese umfassende fahrpraktische Vorbereitung für eine sichere Teilnahme am Straßenverkehr anzubieten. Zugleich sollten Forschung und Entwicklung die Erfolgsfaktoren und Durchführungsbedingungen vertieft abklären, um weitere Informationen für eine angemessene Maßnahmengestaltung und -nutzung zu gewinnen.
Der Beitrag behandelt den winterlichen Streusalzverbrauch. "Soviel wie nötig, aber so wenig wie möglich". Seit den 80er Jahre wird aus Gründen der Ökonomie und Ökologie verstärkt nach dieser Devise gehandelt. Ob diese Vorgabe immer eingehalten worden ist, wurde nun in einer internen Studie der BASt auf der Basis von Wetter- und Salzverbrauchsdaten von 7 Jahren abgeschätzt. Dabei flossen neben unterschiedlichen durchschnittlichen Höhenlagen erstmals auch die Winterhärte der einzelnen Winter in ein solches Schätzmodell ein. Das Ergebnis ist zufriedenstellend.
The GRSP informal group on child restraint systems (CRS) finalised phase 1 of a new regulation for the homologation of CRS . This regulation is the subject of several discussions concerning the safety benefits and the advantages and disadvantages that certain specific points may bring. However, these discussions are sometimes not based on scientific facts and do not consider the whole package but only single items. Based on the experience of the CASPER partners in the fields of human behaviour, accident analysis, test procedures and biomechanics in the area of child safety, a consideration of the safety benefits of phase 1 of the new regulation and recommendations for phase 2 will be given.
The objective was to develop and validate a crash trolley (reference vehicle) equipped with a compartment and a full restraint system for driver and front seat passenger which can be used in full scale crash testing. Furthermore, the crash trolley should have a suspension to show rotation and nick effects similar to real vehicles. Within the development phase the reference vehicle was build based on a European family car. Special attention was needed to provide appropriate strength to the trolley and its suspension. The reference vehicle is equipped with a restraint system consisting of airbags, pedals, seats, dashboard, and windscreen. On the front of the vehicle different crash barriers can be installed to provide miscellaneous deceleration pulses. For the validation phase a series of low and high speed crash tests with HIII dummies were conducted and compared with full scale tests. For the comparison deceleration pulse, dummy numbers and vehicle movement were analyzed. Validation tests with velocities up to 60 km/h showed promising results. The compartment and the suspension systems stayed stable. Rotation effects were comparable with full scale car crash tests. The airbags and seat belt system worked reasonable. The acceleration pulse compared to an Euro NCAP test had a similar characteristic but was in general slightly lower. After the successful validation the reference vehicle is already in use in different studies in the field of vehicle safety research at BASt.
Topics of the status report are: Road accidents in Germany " Socio-economic costs due to road traffic accidents in Germany " Vehicle population and road performance " Electromobility " Alternative power train technologies: market penetration and consequences. The following research subjects are presented: Safety of electric vehicles " Driving dynamics of electric propelled vehicles " New requirements for the periodic technical inspection of electric and hybrid vehicles " Forward looking safety systems " Periodic roadworthiness tests " Cooperative systems: integration of existing systems " Safety related traffic information " Urban space: User oriented assistance systems and network management " Automated driving " Study on camera-monitor-systems " Freight transport " BioRID TEG, dummy harmonization " Frontal impact and compatibility " Child safety " FlexPLI " GIDAS: a blueprint for worldwide in-depth road accident investigations " Druid: Driving under the influence of drugs, alcohol and medicines " Smoke and toxicity in bus fires.
Although the bus belongs to the safest traffic means, single accidents can be particularly severe and concern many passengers. Especially in case of fires a high number of injured and killed persons can be the outcome. Fire safety of buses therefore is of high importance. With the increase of synthetic and plastic materials as a material for the interior equipment of buses and coaches because of their ood mechanical properties combined with low weight, the question arises whether the safety level has decreased in case of a fire during the last years - also compared to other means of transport. Because of the combustible plastics and their ability to release a high amount of heat the main fire load in buses is no longer the fuel but the plastic materials which are also often easy to ignite. Besides the flammability of the equipments, the production of smoke, the smoke development and propagation and its toxicity for the people as well as the testing methods and limit values are of interest. For those reasons research projects were initiated on behalf of the German Federal Highway Research Institute. At the one hand the fire behavior of coach interiors was examined in general focusing on fire propagation as well as fire detection and signalling. As result, recommendations with regard to early fire detection systems for the engine compartments and on-board extinguishing equipment were elaborated. At the other hand research is carried out to examine heat release, smoke, smoke propagation and its toxicity due to burning bus interior materials. The paper describes which effective and economically reasonable fire safety requirements for interiors of buses would improve the current situation. Proposals for amendments of current requirements are recommended including the specification of appropriate limit values. In particular, it is taken into consideration which reasonable fire safety standards from other transport sectors, especially the rail sector, should be transferred to buses.
Since integrated safety systems combine active and passive safety elements in one safety system, it is necessary to define new procedures to evaluate vehicle safety from the overall system point of view. The main goal of the ASSESS project is to develop harmonized and standardized assessment procedures for collision mitigation and avoidance systems. Methods and Data Sources: In ASSESS, procedures are developed for: driver behaviour evaluation, pre-crash system performance evaluation, crash performance evaluation, socio-economic assessment. This paper will concentrate on the activities related to the crash evaluation. The objective is to perform simulations, sled tests and crash tests in order tounderstand the influence of the activation of the pre-crash systems on the occupants" injuries during the crash phase. When a traffic accident is unavoidable, pre-crash systems work on various safety devices in order to improve the vehicle occupants" protection. Braking assistance and adaptive restraint systems are the main pre-crash systems whose effect on the occupants" protection will be described in this paper. Results: The results will be a description of the effect of the activation of the pre-crash systems on the crash phase. Additionally, a set of recommendations for future methodology developments will be delivered. Furthermore, a first approach to the study of the effect of the pre-crash systems activation on the occupants" protection when the impact is unavoidable will be presented. This effect will be quantified using the biomechanical values obtained from the simulation and testing activities and their related injury risks. Simulation and testing activities will consider the following scenarios: - No activation of any pre-crash system, - Activation of one or a combination of several pre-crash systems. In this way, differences in the results obtained from different scenarios will show the effect of each pre-crash system separately during the crash phase. Discussion and Limitations: The set of activities developed in this research project is limited by the fact that with the given resources only a limited number of vehicle models could be investigated. In addition, there are also limitations related to the injury risk curves and the passive safety tools currently on the market. Conclusion and Relevance to session submitted: The paper will present a complete analysis of the effect of pre-crash systems during the crash phase when the impact is unavoidable. Details, limitations and first application experience based on a few examples will be discussed. Currently, there is not any regulation, assessment program, or other similar official procedure able to assess pre-crash systems during the crash phase. This project comprises phases of traffic accidents which have been historically analysed separately, and aims to evaluate them taking into account their interrelationship. ASSESS is one of the first European projects which deals in depth with the concept of integrated safety, defining methodologies to analyse vehicle safety from a global point of view.
A biofidelic flexible pedestrian legform impactor (FlexPLI) has been developed from the year 2000 onwards and evaluated by a technical evaluation group (Flex-TEG) of UN-ECE GRSP. A recently established UN-ECE GRSP Informal Group on GTR9 Phase 2 is aiming at introducing the FlexPLI within world-wide regulations on pedestrian safety (Phase 2 of GTR No. 9 as well as the new UN regulation 127 on pedestrian safety) as a test tool for the assessment of lower extremity injuries in lateral vehicle-to-pedestrian accidents. Besides, the FlexPLI has already been introduced within JNCAP and is on the Euro NCAP roadmap for 2014. Despite of the biofidelic properties in the knee and tibia sections, several open issues related to the FlexPLI, like the estimation of the cost benefit, the feasibility of vehicle compliance with the threshold values, the robustness of the impactor and of the test results, the comparability between prototype and production level and the finalization of certification corridors still needed to be solved. Furthermore, discussions with stakeholders about a harmonized lower legform to bumper test area are still going on. This paper describes several studies carried out by the Federal Highway Research Institute (BASt) regarding the benefit due to the introduction of the FlexPLI within legislation for type approval, the robustness of test results, the establishment of new assembly certification corridors and a proposal for a harmonized legform to bumper test area. Furthermore, a report on vehicle tests that previously had been carried out with three prototype legforms and were now being repeated using legforms with serial production status, is given. Finally, the paper gives a status report on the ongoing simulation and testing activities with respect to the development and evaluation of an improved test procedure with upper body mass for assessing pedestrian femur injuries.
Recent accident statistics from the German national database state bicyclists being the second endangered group of vulnerable road users besides pedestrians. With 399 fatalities, more than 14.000 seriously injured and more than 61.000 slightly injured persons on german roads in the year 2011, the group of bicyclists is ranked second of all road user groups (Statistisches Bundesamt, 2012). While the overall bicycle helmet usage frequency in Germany is very low, evidence is given that its usage leads to a significant reduction of severe head injuries. After an estimation of the benefit of bicycle helmet usage as well as an appropriate test procedure for bicyclists, this paper describes two different approaches for the improvement of bicyclist safety. While the first one is focusing on the assessment of the vehicle based protection potential for bicyclists, the second one is concentrating on the safety assessment of bicycle helmets. Within the first part of the study the possible revision of the existing pedestrian testing protocols is being examined, using in depth accident data, full scale simulation and hardware testing. Within the second part of the study, the results of tests according to supplemental test procedures for the safety assessment of bicycle helmets developed by the German Federal Highway Research Institute (BASt) are presented. An additional full scale test performed at reduced impact speed proves that measures of active vehicle safety as e.g. braking before the collision event do not necessarily always lead to a reduction of injury severity.
Within this paper different European accident data sources were used to investigate the causations and backgrounds of road traffic accidents with pedestrians. Analyses of high level national data and in-depth accident data from Germany and Great Britain was used to confirm and refine preliminary accident scenarios identified from other sources using a literature review. General observations made included that a high proportion of killed or seriously injured pedestrian casualties impacted by cars were in "dark" light conditions. Seven accident scenarios were identified (each divided into "daylight" and "dark" light conditions) which included the majority of the car front-to-pedestrian crash configurations. Test scenarios were developed using the identified accident scenarios and relevant parameters. Hypothetical parameters were derived to describe the performance of pedestrian pre-crash systems based on the assumption that these systems are designed to avoid false positives as a very high priority, i.e. at virtually all costs. As result, three "Base Test Scenarios" were selected to be developed in detail in the AsPeCSS project. However, further Enhanced Test Scenarios may be needed to address environmental factors such as darkness if it is determined that system performance is sensitive to these factors. Finally, weighting factors for the accident scenarios for Europe (EU-27) were developed by averaging and extrapolation of the available data. This paper represents interim results of Work Package 1 within the AsPeCSS project.
In Germany the number of casualties in passenger car to pedestrian crashes has been reduced by a considerable amount of 40% as regards fatalities and 25% with regard to seriously injured pedestrians since the year 2001. Similar trends can be seen in other European countries. The reasons for that positive development are still under investigation. As infrastructural or behavioral changes do in general take a longer time to be effective in real world, explanations related to improved active and passive safety of passenger vehicles can be more relevant in providing answers for this trend. The effect of passive pedestrian protection " specified by the Euro NCAP pedestrian test result " is of particular interest and has already been analyzed by several authors. However, the number of vehicles with some valid Euro NCAP pedestrian score (post 2002 rating) was quite limited in most of those studies. To overcome this problem of small datasets German National Accident Records have been taken to investigate a similar objective but now based on a much bigger dataset. The paper uses German National Accident Records from the years 2009 to 2011. In total 65.140 records of pedestrian to passenger car crashes have been available. Considering crash parameters like accident location (rural / urban areas) etc., 27.143 of those crashes have been classified to be relevant for the analysis of passive pedestrian safety. In those 27.143 records 7.576 Euro NCAP rated vehicles (post 2002 rating) have been identified. In addition it was possible to identify vehicles which comply with pedestrian protection legislation (2003/102/EG) where phase 1 came into force in October 2005. A significant correlation between Euro NCAP pedestrian score and injury outcome in real-life car to pedestrian crashes was found. Comparing a vehicle scoring 5 points and a vehicle scoring 22 points, pedestrians" conditional probability of getting fatally injured is reduced by 35% (from 0.58% to 0.37%) for the later one. At the same time the probability of serious injuries can be reduced by 16% (from 27.4% to 22.9%). No significant injury reducing effect, associated with the introduction of pedestrian protection legislation (phase 1) was detected. Considerable effects have also been identified comparing diesel and gasoline cars. Higher engine displacements are associated with a lower injury risk for pedestrians. The most relevant parameter has been "time of accident", whereas pedestrians face a more than 2 times higher probability to be fatally injured during night and darkness as compared to daytime conditions.
Thoracic injuries are one of the main causes of fatally and severely injured casualties in car crashes. Advances in restraint system technology and airbags may be needed to address this problem; however, the crash test dummies available today for studying these injuries have limitations that prevent them from being able to demonstrate the benefits of such innovations. THORAX-FP7 was a collaborative medium scale project under the European Seventh Framework. It focused on the mitigation and prevention of thoracic injuries through an improved understanding of the thoracic injury mechanisms and the implementation of this understanding in an updated design for the thorax-shoulder complex of the THOR dummy. The updated dummy should enable the design and evaluation of advanced restraint systems for a wide variety (gender, age and size) of car occupants. The hardware development involved five steps: 1) Identification of the dominant thoracic injury types from field data, 2) Specification of biomechanical requirements, 3) Identification of injury parameters and necessary instrumentation, 4) Dummy hardware development and 5) Evaluation of the demonstrator dummy. The activities resulted in the definition of new biofidelity and instrumentation requirements for an updated thorax-shoulder complex. Prototype versions were realised and implemented in three THOR dummies for biomechanical evaluation testing. This paper documents the hardware developments and biomechanical evaluation testing carried out.
Proposal for a test procedure of assistance systems regarding preventive pedestrian protection
(2011)
This paper is showing a proposal for a test procedure regarding preventive pedestrian protection based on accident analysis. Over the past years pedestrian protection has become an increasing importance also during the development phase of new vehicles. After a phase of focusing on secondary safety, there are current activities to detect a possible collision by assistance systems. Such systems have the task to inform the driver and/or automatically activate the brakes. How practical is such a system? In which kind of traffic situations will it work? How is it possible to check the effectiveness of such a system? To test the effectiveness, currently there are no generally approved identifiable procedures. It is reasonable that such a test should be based on real accidents. The test procedure should be designed to test all systems, independent of the system- working principle. The vFSS group (advanced Forward-looking Safety Systems) was founded to develop a proposal for a technology independent test procedure, which reflects the real accident situation. This contribution is showing the results of vFSS. The developed test procedure focuses on accidents between passenger cars and pedestrians. The results are based on analysis results of in-depth databases of GIDAS, German insurers and DEKRA and added by analysis of national and international statistics. The in-depth analysis includes many pre-crash situations with several influencing factors. The factors are e. g. speed of the car, speed of the pedestrian, moving direction and a possible obscuration of the pedestrian by an object. The results comprise also the different situations of adults and children. Furthermore, they include details regarding influence of the lighting conditions (daylight or night) especially with respect to the accident consequences. In fact, more accidents happen at daylight, but fatal accidents are more often at night. A clustering of parameter combinations was found which represents typical accident scenarios. There are six typical accident scenarios which were merged in four test scenarios. The test scenarios are varying the starting position of the pedestrian, the pedestrian size (adult or child) and the speed of the pedestrian, whereas the speed of the car will not be varied. To ensure the independency from used sensing technologies it is necessary to use a suitable dummy. For example, if sensors are based on infrared, the dummy should emit the temperature of a human being. The test procedure will identify the collision speed as the key parameter for assessing the effectiveness of the tested system. The collision speed is defined as the reduction between initial test speed of the car and impact speed. The assessment of the speed reduction value regarding the safety benefit, however, will be part of a separate procedure.
New vehicle types are extensively tested to check almost all factors that influence ride and handling. With reference to the Association of German Car Tuners" (VDAT e.V.) valuations, approximately 10% of all cars in Germany are being modified by their owners. 28 % of those modifications" sales are divergent wheel-tire combinations, 13 % are tuning measures on the chassis suspension or wheel spacers. In almost all cases the singular modifications present a general permission for specific vehicles they have been tested in. Combined tuning measures, however, are often checked by just one inspector, following a procedure of mostly subjective assessment criteria. Today, critical attributes are only being observed, in case a vehicle is involved in an accident and the modifications are identified as crash causal factors or as a cofactor on the development of a crash. For the first time, a field study allows a survey of safety affecting chassis modifications. The test layout has to comply with some basic conditions. Different vehicle concepts with a wide margin of modifications are required to get a high transferability of the results. A total amount of more than 150 tested vehicles serves the same purpose. The tests are limited concerning the installation time of measurement techniques and the requirement that no damage, defilement or immoderate wear of the vehicles are accepted by their owners. Due to such factors as well as the driver Ìs acceptance, the vehicles are controlled by its owners instead of robots or test drivers. For keeping down the driver- influence, the lane has narrow boundaries and the driver has to drive in strictly adherence to the given instructions. After gathering all modifications, as well as static and kinematic parameters like the toe and camber angle, dynamic testing of predominantly lateral dynamics is conducted. Besides standardized tests like the ISO 3888-2 (Obstacle Avoidance) or the ISO 14512 (Braking on Surfaces with Split Coefficient of Friction), to test the influence of modified kingpin offsets caused by wheel spacers, some deviant tests are conducted. Those are required due to the demand of objective test results for road tests with vertical induced stimulation of the chassis suspension. Hence, new tests on corner braking with and without vertical stimulation have been developed. The interpretation of data includes thresholds, e.g. the maximum entrance velocity without hitting cones, on the one hand, and the analysis of characteristics of data concerning time and frequency range, "1-second values" and peak response times on the other hand. Besides the thresholds as indicators for the achievable velocities, which are mainly affected by friction coefficients, the vehicle reaction in the course of time characterizes the vehicle reaction in the threshold range and consequently the operational demands on the driver. The field study has started and promises the first long-range analysis of chassis modifications. The results offer a basis for hypothesis and resultant further test layouts for oncoming studies of the identified critical tuning measures.
Topics of this report are: Road accidents in Germany - Socio-economic costs due to road traffic accidents - Vehicle population and road performance " Automotive IT " Electromobility. The following research subjects are presented: Safety of electric vehicles - Forward looking safety systems - Cooperative systems - Safety related traffic information - Freight transport: Action plan freight transport and trial with longer trucks - Lane departure warning systems and Advanced emergency braking systems (AEBS) for heavy duty vehicles - Dummy harmonization " Compatibility - Child safety - Virtual testing - Driving under the influence of drugs, alcohol and medicines - Fire safety of buses - Milled shoulder rumble strips - Conspicuity of powered-two-wheelers - Automatically dipped high beam and rear view mirrors.
For the assessment of vehicle safety in frontal collisions, the crash compatibility between the colliding vehicles is crucial. Compatibility compromises both the self protection and the partner protection properties of vehicles. For the accident data analysis, the CCIS (GB) and GIDAS (DE) in-depth data bases were used. Selection criteria were frontal car accidents with car in compliance with ECE R94. For this study belted adult occupants in the front seats sustaining MAIS 2+ injuries were studied. Following this analysis FIMCAR concluded that the following compatibility issues are relevant: - Poor structural interaction (especially low overlap and over/underriding) - Compartment strength - Frontal force mismatch with lower priority than poor structural interaction In addition injuries arising from the acceleration loading of the occupant are present in a significant portion of frontal crashes. Based on the findings of the accident analysis the aims that shall be addressed by the proposed assessment approach were defined and priorities were allocated to them. The aims and priorities shall help to decide on suitable test procedures and appropriate metrics. In general it is anticipated that a full overlap and off-set test procedure is the most appropriate set of tests to assess a vehicle- frontal impact self and partner protection.
The 2BeSafe project (2-Wheeler Behaviour and Safety) is a collaborative project (co financed by the European Commission) that aims to study the naturalistic behaviour of Powered-Two-Wheeler (PTW) riders in normal and critical riding situations. That includes the interaction between PTW riders and other road users and possible conflicts between them. One of the predominant causes of accidents involving PTWs is that PTWs are often overlooked by other road users. One task of the project lead by BASt therefore deals with possible improvements in conspicuity and the development of recommendations. Particularly using the findings of the studies on conflict situations, promising lighting arrangements to enhance conspicuity of PTWs during the day and at night are selected. An abstract recognizing pattern for PTWs is defined, enabling other road users (e.g. car drivers) to clearly identify riders. Lamps and outfit like lighting configurations of different colours, different helmet lights, reflect / luminescent clothing parts and retro-reflective markings are designed and manufactured. Then, the different solutions are tested in a laboratory setting using experimental motorcycles together with riders to which the equipment is fitted. As result a proposal for a uniform signal pattern or lamp configuration in the front of all motorcycles and riders will be outlined. The contribution first gives a short overview of the topics of the research project that deal with conflicts and their connection with poor conspicuity and then presents in detail the methods used in the activities concerning solutions for the improvement of conspicuity together with first results.