91 Fahrzeugkonstruktion
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For a number of EU regulatory acts Virtual Testing (VT) is already allowed for type approval (see Commission Regulation No. 371/2010 of 16 April 2010 amending the Framework Directive 2007/46/EC). However, only a very general procedure on how to apply VT for type approval is provided. Technical details for specific regulatory acts are not given yet. The main objective of the European project IMVITER (IMplementation of VIrtual TEsting in Safety Regulations) was to promote the implementation of VT in safety regulations. When proposing VT procedures the new regulation was taken into account, in particular, addressing open issues. Special attention was paid to pedestrian protection as pilot cases. A key aspect for VT implementation is to demonstrate that the employed simulation models are reliable. This paper describes how the Verification and Validation (V&V) method defined by the American Society of Mechanical Engineers was adapted for pedestrian protection VT based assessment. or the certification of headform impactors an extensive study was performed at two laboratories to assess the variability in calibration tests and equivalent results from a set of simulation models. Based on these results a methodology is defined for certification of headform impactor simulation models. A similar study was also performed with one vehicle in the type approval test setup. Its bonnet was highly instrumented and subjected to 45 impacts in five different positions at two laboratories in order to obtain an estimation of the variability in the physical tests. An equivalent study was performed using stochastic simulation with a metamodel fed with observed variability in impact conditions of physical headforms. An estimation of the test method uncertainty was obtained and used in the definition of a validation corridor for simulation models. Validation metric and criteria were defined in cooperation with the ISO TC22 SC10 and SC12 WG4 "Virtual Testing". A complete validation procedure including different test setups, physical magnitudes and evaluation criteria is provided. A detailed procedural flowchart is developed for VT implementation in EC Regulation No 78/2009 based on a so called "Hybrid VT" approach, which combines real hardware based head impact tests and simulations. This detailed flowchart is shown and explained within this paper. Another important point within the virtual testing based procedures is the documentation of relevant information resulting from the verification and validation process of the numerical models used. For this purpose report templates were developed within the project. The proposed procedure fixes minimum V&V requirements for numerical models to be confidently used within the type-approval process. It is not intended to be a thorough guide on how to build such reliable models. Different modeling methodologies are therefore possible, according to particular OEM know-how. These requirements respond to a balance amongst the type-approval stakeholders interests. A cost-benefit analysis, which was also performed within the IMVITER project, supports this approach, showing the conditions in which VT implementation is beneficial. Based on the experience gained in the project and the background of the experts involved an outlook is given as a roadmap of VT implementation, identifying the most important milestones to be reached along the way to a future vehicle type approval procedure supported by VT. The results presented in this paper show an important step addressing open questions and fostering the future acceptance of virtual testing in pedestrian protection type approval procedures.
Eine moderne Verkehrsinfrastruktur ist die Voraussetzung für Mobilität und wirtschaftliches Wachstum. Um in Zeiten der Globalisierung den Wirtschaftsstandort Deutschland zu sichern und auszubauen, gilt es, flexibel auf die sich rasant ändernden Rahmenbedingungen zu reagieren. Verkehr erzeugt jedoch Lärm, den die Bevölkerung mit steigender Sensibilität wahrnimmt. Leistung, Produktivität und Lebensqualität sind durch Lärm stark beeinträchtigt. Etwa 60 % der Bevölkerung in Deutschland fühlen sich durch den Straßenverkehrslärm belästigt. Die Auswirkungen des Lärms von der Beeinträchtigung der Konzentration und Kommunikation bis hin zur möglichen Schädigung der Gesundheit sind durch umfassende Studien des Umweltbundesamtes (UBA) belegt. Im Dezember 2009 wurde nach vier Jahren Forschungsarbeit das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderte Forschungsprojekt "Leiser Straßenverkehr 2" erfolgreich abgeschlossen. Insgesamt elf Partner aus Industrie und Forschung haben gemeinsam Lösungen erarbeitet, wie der Straßenverkehrslärm dauerhaft reduziert werden kann. Die Projektkosten wurden auf ca. 4,5 Mio. EUR veranschlagt und werden jeweils zu 50 % vom BMWi und den Forschungspartnern getragen. Der Bau der Erprobungsstrecken wird aus Baumitteln finanziert. Auf diese Weise unterstützt das Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) das Projekt "Leiser Straßenverkehr 2". Einen Schwerpunkt des Projektes stellte die Entwicklung eines leiseren Lkw-Reifens für die Antriebsachse dar. In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Continental AG konnte im Frühjahr 2009 ein geräuschreduzierter Lkw-Reifen auf dem Markt eingeführt werden, der gegenüber dem Vorgängerprodukt um ca. 3,5 dB(A) leiser ist. Die Firma Continental AG plant, dieses neue leisere Reifenprofil auf andere Reifendimensionen zu übertragen. Darüber hinaus wurde von der Technischen Universität Hamburg-Harburg, der Leibniz Universität Hannover und der Firma Continental AG ein Berechnungsmodell zur detaillierten Simulation eines rollenden Reifens auf einer Fahrbahn, der daraus resultierenden Reifenschwingungen und der damit verbundenen Geräusche entwickelt. Erstmals steht ein derartiges Instrument für die Reifenoptimierung zur Verfügung. Eine weitere Schallreduktion wurde im Projekt angestrebt, indem die akustische Lebensdauer von offenporigen Asphalten durch Vermeidung der Verschmutzung verlängert wird. Um dies zu erreichen, wurde ein modifiziertes Bitumen entwickelt, mit dem die Schmutzanhaftung an den Hohlraumwandungen offenporiger Asphalte minimiert werden kann. Im Rahmen der Erprobung auf der Bundesautobahn A 24 bei Berlin wird derzeit geprüft, wie sich dieser modifizierte offenporige Asphalt in der Straßenbaupraxis bewährt. Darüber hinaus wurden von der Firma Müller BBM Resonatoren entwickelt, die in die offenporige Deckschicht integriert werden und aufgrund ihrer speziellen Frequenzabstimmung ein breiteres Frequenzband zur Schallreduzierung abdecken sollen. Im Juli 2009 erfolgte in einem Testabschnitt auf der Erprobungsstrecke A 24 die bautechnische Umsetzung der Ergebnisse in die Praxis. Ein weiterer Schwerpunkt im Projekt war die akustische Optimierung von Lamellen-Fahrbahnübergängen für lange Brücken. Umfangreiche Untersuchungen wurden dabei im Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der BASt durchgeführt. Im Juli 2009 wurden die neuen lärmarmen Oberflächen auf einem Fahrbahnübergang auf der A 10 bei Phoeben/Havelbrücke eingebaut und zeigten im Vergleich zum Lamellen-Fahrbahnübergang ohne Rautenelemente eine lärmreduzierende Wirkung von ca. 5 dB(A). Insgesamt zeigen die Forschungsergebnisse Entwicklungspotenziale zur weiteren Schallreduktion auf. Ein zentrales Ziel weiterführender Forschungskonzepte wird es sein, neuartige lärmarme Fahrbahnbeläge zu entwickeln und technische Lösungen für die Anwendung in der Straßenbaupraxis zu finden. Darüber hinaus sollen die Simulationsmodelle erweitert und optimiert werden, damit unter Berücksichtigung verschiedener Einflüsse aus Reifen und Fahrbahn Geräuschprognosen schnell und zuverlässig möglich sind.
The project UR:BAN "Cognitive assistance (KA)" aims at developing future assistance systems providing improved performance in complex city traffic. New state-of-the-art panoramic sensor technologies now allow comprehensive monitoring and evaluation of the vehicle environment. In order to improve protection of vulnerable road users such as pedestrians and cyclists, a particular objective of UR:BAN is the evaluation and prediction of their behaviour and actions. The objective of subproject "WER" is development support by providing quantitative estimates of traffic collisions at the very start and predict potential in terms of optimized accident avoidance and reduction of injury severity. For this purpose an integrated computer simulation toolkit is being devised based on real world accidents (GIDAS as well as video documented accidents), allowing the prediction of potential effectiveness and future benefit of assistance systems in this accident scenario. Subsequently, this toolkit may be used for optimizing the design of implemented assistance systems for improved effectiveness.
Der vorliegende Bericht befasst sich mit den Auswirkungen von teilasphärischen Außenspiegeln von Kraftfahrzeugen auf das Unfallgeschehen. Es wird untersucht, ob die Vorteile teilasphärischer Spiegel (größeres Sichtfeld, Reduzierung des "toten Winkels") mit Nachteilen durch die optisch bedingten Verzerrungen des Spiegels verbunden sind (zum Beispiel fehlerhafte Distanz- oder Geschwindigkeitsschätzungen). Hierzu wird ein mehrstufiges Vorgehen gewählt, dass aus der Bestimmung des derzeitigen Ausrüstungsstands, einer Zusammenstellung und vergleichenden Betrachtung nationaler und internationaler Richtlinien und einer umfangreichen Literaturrecherche zur bisherigen Spiegelforschung besteht. Auf der Grundlage dieser Informationen wird der aktuelle Wissensstand zur seitlichen und rückwärtigen Sicht aus Kraftfahrzeugen unter besonderer Berücksichtigung der verschiedenen Arten von Außenspiegeln (plan, sphärisch konvex und teilasphärisch) ermittelt und systematisiert. Ergänzend wird im Rahmen von Unfallanalysen untersucht, ob die Verwendung neuartiger Spiegelsysteme einen messbaren Einfluss auf die Unfallstatistik hat. Besondere Relevanz haben in diesem Zusammenhang Unfälle bei AbbiegevorgÃ-¤ngen und Fahrspurwechseln, also Unfalltypen, bei denen der so genannte "tote Winkel" eine maßgebliche Rolle spielen könnte. Zusätzlich wird die Verwendung unterschiedlicher Spiegelsysteme und der Stand der Technik in der derzeitigen Fahrzeugpopulation ermittelt und eine Prognose für die weitere Entwicklung erarbeitet. Diese Erhebungen dienen als Basis für die Durchführung von drei Experimenten, die Informationen zum Einfluss teilasphärischer Spiegel auf die Wahrnehmung liefern sollen. Experiment 1 beschäftigt sich mit Distanzschätzungen durch plane, sphärische und teilasphärische Spiegel. Experiment 2 untersucht die Fähigkeit von Versuchspersonen, mit Hilfe eines planen, sphärischen oder teilasphärischen Außenspiegels die Distanz- und Geschwindigkeit eines sich nähernden Fahrzeugs einzuschätzen und so den Kollisionszeitpunkt zu bestimmen. Während die ersten beiden Experimente eher Nachteile teilasphärischer Spiegel zu entdecken versuchen, widmet sich Experiment 3 explizit der Frage nach den Vorteilen dieser Spiegel. Es wird daher untersucht, ob das größere Sichtfeld trotz optischer Verzerrungen genutzt werden kann und sich somit Fehleinschätzungen bei der Objekterkennung im "toten Winkel" signifikant reduzieren lassen. Die Experimente können keine Belege für sicherheitsrelevante Nachteile teilasphÃ-¤rischer Außenspiegel finden, sie zeigen jedoch, dass ein größeres, rückwärtiges Sichtfeld genutzt werden kann. Die EinfÃ-¼hrung teilasphärischer Außenspiegel wird daher befürwortet und es wird erwartet, dass diese positive Auswirkungen auf das Unfallgeschehen haben werden.
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.
The evaluation of the expected benefit of active safety systems or even ideas of future systems is challenging because this has to be done prospectively. Beside acceptance, the predicted real-world benefit of active safety systems is one of the most important and interesting measures. Therefore, appropriate methods should be used that meet the requirements concerning representativeness, robustness and accuracy. The paper presents the development of a methodology for the assessment of current and future vehicle safety systems. The variety of systems requires several tools and methods and thus, a common tool box was created. This toolbox consists of different levels, regarding different aspects like data sources, scenarios, representativeness, measures like pre-crash-simulations, automated crash computation, single-case-analyses or driving simulator studies. Finally, the benefit of the system(s) is calculated, e.g. by using injury risk functions; giving the number of avoided/mitigated accidents, the reduction of injured or killed persons or the decrease of economic costs.
In road traffic accidents, a car-seat and its occupant can be subjected to various crash pulses in the case of a rear impact. This study investigates the influence of crash pulse shape on seat-occupant response and evaluates the corresponding risk of whiplash injury. For this purpose, a rigorously validated seat-occupant system model is used to study different carseat designs and crash pulses. Two different car-seat concepts are also presented which can effectively mitigate whiplash injury for a wide range of crash severity. It is shown that for crash pulses of similar severity, the level of whiplash-risk depends strongly on the combined effects of seat design and crash pulse shape.
Since its creation in 2011 the Pre-Crash-Matrix (PCM) offers the possibility to observe the pre-crash phase until five seconds before crash for a wide range of accidents. Currently the PCM contains more than 8.000 reconstructed accidents out of the GIDAS (German In-Depth Accident Study) database and is enlarged continuously by more than 1.000 cases per year. Hence, a detailed investigation of active safety systems in real accident situations has been made feasible. The PCM contains all relevant data in database format to simulate the pre-crash phase until the first collision of the accident for a maximum of two participants. This includes the definition of the participants and their characteristics, the dynamic behavior of the participants as time-dependent course for five seconds before crash as well as the geometry of the traffic infrastructure. The digital sketch of the accident and information from GIDAS as well as from supplementary databases represent the main input for the simulation of the pre-crash phase of an accident with the VUFO simulation model VAST (Vufo Accident Simulation Tool). This simulation in turn embodies the foundation of the PCM. The PCM underlies continual improvements and enhancements in consultation with its users. In addition to collisions of cars with other cars, pedestrians, bicycles and motorcycles the PCM now also covers car to object and car to truck collisions. The paper illustrates car to truck collisions as a showcase and explains perspectives for further developments. In 2016 a more detailed definition of the contour of the vehicle was added. Furthermore, the geometrical surroundings of the accident site will be provided in a new structure with a higher level of detail. Thus, a precise classification of road marks and objects is possible to further improve the support of developing and evaluating ADAS. This paper gives an overview about the latest developments of the PCM with its innovations and provides an outlook to upcoming enhancements. Besides potential areas of application for the development of ADAS are shown.
This study is aimed to investigate the correlations of impact conditions and dynamic responses with the injuries and injury severity of child pedestrians by accident reconstruction. For this purpose, the pedestrian accident cases were selected from Sweden and Germany with detailed information about injuries, accident cars, and accident environment. The selected accident cases were reconstructed using mathematical models of pedestrian and passenger car. The pedestrian models were generated based on the height, weight, and age of the pedestrian involved in accidents. The car models were built up based on the corresponding accident car. The impact speeds in simulations were defined based on the reported data. The calculated physical quantities were analyzed to find the correlation with injury outcomes registered in the accident database. The reconstruction approaches are discussed in terms of data collection, estimating vehicle impact speeds, pedestrian moving speeds and initial posture, secondary ground impact, validity of the mathematical models, as well as impact biomechanics.
Impact severity is a fundamental measure for all in-depth crash investigation projects. One methodology used in the UK is based on the US Calspan software package CRASH3. The UK- in-depth crash investigation studies routinely use AiDamage3 a software package which is based on an updated version of the original CRASH3 algorithm, including enhancements to the vehicle stiffness coefficients. Real world accident-damaged vehicles are measured and their crush is correlated with a library of stiffness coefficients. These measurements are then used, along with other parameters, to calculate the crash energy and equivalent changes of velocity of the vehicles (delta-v), which is a measure of the impact severity. UK in-depth accident studies routinely validate the crash severity methodologies applied as the vehicle fleet changes. This is achieved by analysing crash test data and using the appropriate residual crush damage and other inputs to AiDamage3 and checking the program- outputs with the known crash severity parameters. This procedure checks, at least in part, the default stiffness values in the data libraries and the reconstruction methods used.