91 Fahrzeugkonstruktion
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Für eine Reihe von EU Regelungen im Bereich Fahrzeugsicherheit erlaubt eine Verordnung bereits seit dem Jahr 2010 virtuelles Testen für die Typzulassungsprüfung. Technische Details bzw. konkrete Prozeduren für spezifische Regelungen sind in dieser Verordnung jedoch nicht enthalten. Das Hauptziel des europäischen Projekts IMVITER (lmplementation of Virtual Testing in Safety Regulations) war es, basierend auf der neuen Verordnung ein virtuelles Testverfahren auszuarbeiten und dabei offene Fragen zu berücksichtigen. Um die im Projekt-Konsortium unter Berücksichtigung der Anliegen aller Interessensgruppen wie Autohersteller, Zulassungsbehörden und technischer Dienste erarbeiteten offenen Punkte zu adressieren, wurde ein generisches Flussdiagramm entwickelt, das den Ablauf einer virtuell basierten Typprüfung darstellt. ln diesem Diagramm ist der virtuelle Typgenehmigungsprozess in drei aufeinander folgende Phasen aufgeteilt, die Verifikations-, Validierungs- und Typgenehmigungsphase. Von entscheidender Bedeutung ist die Phase der Validierung des Simulationsmodells, für die im IMVITER-Projekt eine Methodik vorgeschlagen wurde. Mit der im Projekt vorgeschlagenen Validierungsmethode ist kein Austausch des Simulationsmodells zwischen Fahrzeughersteller und technischem Dienst notwendig, so dass die Vertraulichkeit von Betriebsgeheimnissen nicht gefährdet ist. Zur Validierung des Modells werden jedoch immer Versuche notwendig sein. Dies gilt sowohl für die Überpruefung von passiven als auch aktiven Fahrzeugsicherheitssystemen. Eine zusammenfassende Betrachtung der Erfahrungen aus dem IMVITER-Projekt ergab, dass mit der Einführung von virtuellem Testen keine Erhöhung der Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit bzgl. bestehender Regelungen verbunden sein sollte. Jedoch werden auch weiterhin neue zusäztliche Regelungen erforderlich sein, da sich das Unfallgeschehen und die Fahrzeugtechnologie weiterentwickeln und ändern werden. Diese sollten von Beginn an die Möglichkeiten des virtuellen Testens nutzen, insbesondere bei Testverfahren für neue Technologien, z.B. aktiver Fahrzeugsicherheitssysteme. Hier bieten virtuelle Testverfahren nicht nur eine Kosten- oder Zeitersparnis, sondern ermöglichen teilweise erst die sinnvolle Abprüfung von neuen Sicherheitssystemen, die mit aktuellen auf Hardware-Test basierenden Verfahren überhaupt nicht möglich wären.
According to the German road traffic regulations children up to the age of 12 or a height below 150 cm have to use approved and appropriate child restraint systems (CRS). CRS must be approved according to UN-ECE Regulation No. 44. The regulation classifies CRS in 5 weight categories. The upper weight group is approved for children from 22 to 36 kg. However, studies show that already today many children weigh more than 36 kg although they have not reached a height of 150 cm. Therefore, no ECE R44 approved CRS is available for these overweight children. In conclusion, today's sizes and weights of children are no longer represented by the current version of the ECE R44. The heaviest used dummy (P10) weighs just 32.6 kg and has a height of 137.9 cm. Statistical data of German children show that already 5% of the children at a height of 137.9 cm have a weight above 45.3 kg. Regarding children at a height of 145 cm, the 95th percentile limit is at a weight of 53.3 kg. Based on these data 4 dummies with different heights and weights were defined and produced. Two of them are overweight. Up to now, there is no experience how current child restraint systems perform in a car crash if they are used by children with a weight above 36 kg and a height smaller than 150 cm. In the future, different child restraint systems will be tested with respect to the ECE R44 regulation using these overweight dummies.
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.
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.
To improve vehicle safety in frontal collisions, the crash compatibility between the colliding vehicles is crucial. Compatibility aims to improve both the self and partner protection properties of vehicles. Although compatibility has received worldwide attention for many years, no final assessment approach has been defined. Within the Frontal Impact and Compatibility Assessment Research (FIMCAR) project, different frontal impact test procedures (offset deformable barrier [ODB] test as currently used for Economic Commission for Europe [ECE] R94, progressive deformable barrier test as proposed by France for a new ECE regulation, moveable deformable barrier test as discussed worldwide, full-width rigid barrier test as used in Federal Motor Vehicle Safety Standard [FMVSS] 208, and full-width deformable barrier test) were analyzed regarding their potential for future frontal impact legislation. The research activities focused on car-to-car frontal impact accidents based on accident investigations involving newer cars. Test procedures were developed with both a crash test program and numerical simulations. The proposal from FIMCAR is to use a full-width test procedure with a deformable element and compatibility metrics in combination with the current offset test as a frontal impact assessment approach that also addresses compatibility. By adding a full-width test to the current ODB test it is possible to better address the issues of structural misalignment and injuries resulting from high acceleration accidents as observed in the current fleet. The estimated benefit ranges from a 5 to 12 percent reduction of fatalities and serious injuries resulting from frontal impact accidents. By using a deformable element in the full-width test, the test conditions are more representative of real-world situations with respect to acceleration pulse, restraint system triggering time, and deformation pattern of the front structure. The test results are therefore expected to better represent real-world performance of the tested car. Furthermore, the assessment of the structural alignment is more robust than in the rigid wall test.
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.
16% aller Verkehrstoten in Deutschland sind Motorradfahrer und die Anzahl stagniert auf diesem hohen Niveau. Daher ist eine Verbesserung der Fahrsicherheit von Motorrädern zwingend erforderlich. Im Pkw leisten aktive bzw. verstellbare Fahrwerksysteme einen positiven Beitrag zur Fahrsicherheit und helfen, Unfälle zu vermeiden. Hierzu zählen neben den Fahrdynamikregelsystemen wie ABS und ESP auch Verstelldämpfer und Stabilisatorverstellsysteme. Dämpfer- und Stabilisatorsysteme beeinflussen die dynamische Radlast und können insbesondere im ABS-Regelbereich die Fahrsicherheit erhöhen. Der Einfluss geregelter Dämpfersysteme auf die Fahrsicherheit und den Komfort im Pkw-Bereich ist in ausführlichen Untersuchungen sowohl theoretisch als auch praktisch belegt. Im Kraftradbereich existieren zwar Untersuchungen zu verstellbaren Dämpfersystemen, meist werden hier aber ausschliesslich komfortorientierte Kriterien betrachtet. Neben der Übertragbarkeit der positiven Effekte, die im Pkw-Bereich hinsichtlich Komfort und Fahrsicherheit durch geregelte Dämpfersysteme erreicht werden, auf Krafträder, ist der Einfluss geregelter Systeme auf die besonderen kraftradspezifischen Eigenschaften noch nicht ausführlich simulativ betrachtet worden. Das labile System Kraftrad, das in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit stark veränderliche Eigenschaften bezüglich der Eigenstabilisierung aufweist, neigt je nach Geschwindigkeitsbereich zu unterschiedlichem Verhalten. Die Zielsetzung dieser Arbeit liegt somit in der Überpruefung der Übertragbarkeit der aus dem Pkw-Bereich bekannten Einflüsse geregelter Dämpfersysteme auf Fahrkomfort und Fahrsicherheit im Kraftradbereich. Weiter soll hierbei auf kraftradspezifische Fahrsituationen eingegangen werden, die in der Pkw-Forschung auf Grund des abweichenden Systemverhaltens keine Berücksichtigung finden. Die Untersuchung gliedert sich in die Parameterermittlung anhand eines Versuchsmotorrades, die Erstellung und Validierung eines Mehrkörpersimulationsmodells unter Verwendung der Software VI Motorcycle fuer Adams/Car, die Definition, Auswahl und Umsetzung geeigneter Fahrmanöver sowie die Beurteilung des Sicherheitsgewinns. In der Simulationsumgebung VI Motorcycle (Adams/Car) wurden Schnittstellen geschaffen, um (semi-)aktive Fahrwerke einzubinden. Die entsprechenden Regelalgorithmen sowie die Umsetzung der Dämpferkonzepte wurden hierfür in Matlab/Simulink aufgebaut. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden zahlreiche Regelalgorithmen und Dämpferkonzepte modelliert und getestet. Es wurde ein Fahrmanöverkatalog mit solchen Fahrversuchen erstellt, die Potenzial fuer einen Sicherheitsgewinn durch aktive Dämpfer erwarten lassen. Fuer die definierten Fahrmanöver wurden Simulationen aller entwickelten Regler und als Referenz auch eines passiven Dämpfersystems durchgeführt. Die Simulationsdaten wurden anhand vorab definierter Beurteilungskriterien ausgewertet. Die Ergebnisse lassen Potenzial zur Steigerung von Fahrsicherheit und Komfort vermuten. Die Erkenntnisse aus dem Pkw-Bereich koennen in weiten Teilen auf den Kraftradbereich übertragen werden. Ein signifikanter Einfluss auf das heutige Unfallgeschehen von Motorrädern ist jedoch als unwahrscheinlich einzuschätzen.
A means of assessing the passive safety of automobiles is a desirable instrument for legislative bodies, the automobile industry, and the consumer. As opposed to the dominating motor vehicle assessment criteria, such as engine power, spaciousness, aerodynamics and consumption, there are no clear and generally accepted criteria for assessing the passive safety of cars. The proposed method of assessment combines the results of experimental safety tests, carried out according to existing legally prescribed or currently discussed testing conditions, and a biomechanical validation of the loading values determined in the test. This evaluation is carried out with the aid of risk functions which are specified for individual parts of the body by correlating the results of accident analysis with those obtained by computer simulation. The degree of conformance to the respective protection criterion thus deduced is then weighted with factors which take into account the frequency of occurrence and the severity of the accident on the basis of resulting costs. Each of the test series includes at least two frontal and one lateral crash test against a deformable barrier. The computer-aided analysis and evaluation of the simulation results enables a vehicle-specific overall safety index as well as partial and individual safety values to be determined and plotted graphically. The passive safety provided by the respective vehicle under test can be defined for specific seating positions, special types of accident, or for individual endangered parts of the body.
With the present brake signal pattern the traffic behind only receives the information that the brakes are applied, however, the drivers have no information about the intensity of the braking maneuver. In this report it is examined on the basis of a study of the literature, how the rear signal pattern could be optimized for a special representation of emergency braking maneuvers. In principle there are two suitable possibilities to reduce the driver reaction time: - An increase in the area and luminance of the brake lights intuitively provide the drivers following with an impression of approaching the vehicle in front , - Flashing lights are particularly suited to attract the attention of the driver following to the deceleration of the vehicle ahead , - The following advancement is recommended as an optimization of the rear signal pattern: When the brake assistant or ABS actuates or at a vehicle deceleration rate greater than 7 m/s-², the emergency braking maneuver is signaled by flashing of the third high-mounted brake light at a rate of 3-5 Hz. As an option, the area and luminance of the two lower brake lights could be increased in addition. These measures require changes to ECE Regulations No. 7 and No. 48 as well as to the Vienna Convention. The purpose of the described solution is to reduce the number or severity of rear-end accidents.
Abstract: Für Kinder in Deutschland existiert im Pkw weiterhin ein höheres Risiko, im Straßenverkehr bei einem Unfall schwer verletzt oder getötet zu werden, als es für ungeschützte Verkehrsteilnehmer wie Fahrradfahrer oder Fußgänger besteht. Dies erscheint auf den ersten Blick nicht nachvollziehbar, da der Pkw und die vorgeschriebenen Kindersitze den Kindern eine hohe Sicherheit bieten müssten. Der vorliegende Projektbericht gibt Aufschluss über den aktuellen Stand der Sicherheit von Kindern im Pkw in Deutschland und zeigt Optimierungspotenzial auf. Die Schutzwirkung der Kindersitze hängt von mehreren Faktoren ab. Dabei stehen technische Aspekte, die hier detailliert untersucht wurden, im Vordergrund. Doch vor allem in den letzten Jahren zeigte sich immer wieder in Feldstudien, aber auch in der Unfallanalyse, dass Kinderschutzsysteme (KSS) oftmals nicht nach den Vorgaben installiert wurden. Wenn der Kindersitz und/oder das Kind nicht entsprechend der Bedienungsanleitung gesichert werden, kann sich das Schutzpotenzial der KSS reduzieren und gegen Null gehen. Im schlimmsten Fall stellt eine fehlerhafte Benutzung von KSS eine Gefahr sowohl für das Kind als auch für andere Pkw-Insassen dar. Die Unfallanalyse ergab keine Aussage darüber, ob verschiedene KSS-Modelle zu unterschiedlichen Verletzungsmustern führen, da die Unfallkonstellationen pro KSS-Modell zu verschieden waren. Des Weiteren wurde analysiert, inwieweit heutige Testverfahren mit diesen Konstellationen übereinstimmen. Das Ziel, mit wenigen Verfahren möglichst alle relevanten Unfälle abzubilden, wurde zum Teil ereicht. Zu viele Testverfahren mit unterschiedlichen Bewertungssystemen stellen heutzutage die Endverbraucher vor das Problem, dass nicht klar ist, welches KSS wirklich das beste ist. In der Realität hängt die Schutzwirkung zudem noch wesentlich von der KSS-Pkw-Kombination ab, die nur annähernd durch Versuche überprüft werden kann, da sich eine zu hohe Anzahl von Kombinationsmöglichkeiten ergibt. Anhand von mehr als 100 Versuchen wurde das Schutzpotenzial von verschiedenen aktuellen Kindersitzmodellen untersucht. Dabei wurden immer vermeintlich gute und schlechte KSS gegenübergestellt und unter gleichen Randbedingungen getestet. Ziel dieses Vorgehens war es, anhand der Messergebnisse Maßnahmen zu erkennen, die dem Schutz der Kinder dienlich sind. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass prinzipiell für Kinder ein gutes Schutzniveau durch KSS besteht, was aber von KSS zu KSS verschieden sein kann. Die teureren KSS wiesen keine mechanische Zerstörung auf und überstanden alle Tests ohne ernsthafte Beschädigungen. Lediglich das oftmals als Dämpfungsmaterial eingesetzte Polystyrol nahm Energie auf und verformte sich wie vorgesehen plastisch. Bei den "Billig-Kindersitzen" ergab sich leider ein komplett anderes Bild. Sobald die Anforderungen über die der Gesetzgebung hinausgehen, ist immer weniger Schutz für die Kinder vorhanden. Besonders im Seitenaufprall offenbarten sich erhebliche Lücken in der Sicherheit. Dies reichte von mechanischem Versagen mancher Plastikteile bis hin zu konstruktiven Unzulänglichkeiten. Vor allem die Gurtführung muss deutlicher gekennzeichnet und mechanisch verstärkt werden. Trotz des hohen Schutzpotenzials einiger Kindersitze ist das Ende der Entwicklung noch nicht abzusehen. In allen Kindersitzklassen ist es prinzipiell möglich, die Belastungswerte weiter zu reduzieren. Dazu werden am Ende des Berichtes verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt. Zum einen ist dies eine optimierte Babyschale, die durch eine Trägheitsbewegung gezielt Energie abbaut und das Baby in eine günstigere Position bringt, in der die Belastungen des Körpers reduziert sind. Zum anderen wird gezeigt, dass durch die feste Anbindung des KSS an den Pkw und die Reduzierung der Rotation um die Y-Achse die Belastungen für Kinder reduziert werden können. Größtes Entwicklungspotenzial bietet dabei das ISOFIX-System. Es ist bekannt, dass ISOFIX die Fehlbedienung des Kindersitzes und die Belastungen der Kinder deutlich reduzieren kann. Trotzdem ist die bisherige Marktdurchdringung von ISOFIX eher gering. Obwohl insgesamt ein positives Fazit gezogen werden kann, darf nicht aufgehört werden, die Kindersicherheit weiter zu verbessern. Denn nicht alle Kindersitze schützen heute gleich gut. Einige genügen lediglich den Gesetzesansprüchen und finden in vielen Fällen durch einen sehr geringen Verkaufspreis Zugang in die Pkw. Durch verschärfte Testbedingungen sollten diese Kindersitze abgeschafft und der Weg für neue und bessere Kinderschutzsysteme frei gemacht werden.