91 Fahrzeugkonstruktion
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Ziel der Studie war es, die Auswirkungen des Fahrens mit Tempomat auf das Fahrverhalten zu untersuchen. Tempomaten haben in Deutschland eine relativ große Verbreitung, die insgesamt bei 10 bis 20 % der Fahrzeuge liegt, in der Oberklasse sogar bei 50 %. Studien, mit denen man die Auswirkungen des Tempomaten auf das Fahrverhalten bewerten kann, liegen bislang nicht vor. Relativ gut untersucht ist dagegen der Abstandsregelautomat ACC (adaptive cruise control), der zusätzlich zur Geschwindigkeitsregelung auch einen sicheren Abstand zu voranfahrenden Fahrzeugen hält. Bei ACC ergeben sich neben positiven Veränderungen im Sinne einer besseren Einhaltung von Geschwindigkeitsbegrenzungen auch Hinweise, dass Fahrer langsamer auf Reize in der Umwelt reagieren, die eine Veränderung der Geschwindigkeit notwendig machen (zum Beispiel Geschwindigkeitsbegrenzungen, einsetzender Regen oder Nebel und so weiter). Weiter zeigen diese Studien, dass sich Fahrer mit ACC eher mit Nebenaufgaben beschäftigen, sodass die Spurhaltung verschlechtert wird. Da der Tempomat bei Strecken mit geringem Verkehrsaufkommen ähnlich wie ACC die Geschwindigkeitsregelung übernimmt, liegt die Vermutung nahe, dass sich auch für den Tempomat ähnliche negative Verhaltenswirkungen ergeben könnten. Um dies zu prüfen, wurde im Fahrsimulator des DLR mit Bewegungssimulation eine Studie durchgeführt, in der 11 Tempomat-Nutzer und 11 Novizen jeweils drei Fahrten durchführten, ohne System, mit Tempomat und mit ACC. Bei jeder Fahrt waren zwei Autobahnabschnitte und ein Stück Landstraße zu bewältigen, wobei die Geschwindigkeitsbegrenzungen wechselten, um so die Anpassungsreaktionen der Fahrer untersuchen zu können. Auf der Autobahn wurde ein Stau, auf Landstraße ein Stück mit Nebel eingeführt, um die Reaktionen auf weitere Umweltreize, die eine Anpassung der Geschwindigkeit erfordern, beobachten zu können. Schließlich wurden auf der Autobahn zwei Abschnitte mit Nebenaufgaben (eine visuelle Suchaufgabe) realisiert, um eine mögliche verstärkte Abwendung von der Fahraufgabe zu prüfen. Der Altersdurchschnitt der Fahrer lag bei 38 Jahren. Bei jeder Fahrt wurden das Fahrverhalten und physiologische Reaktionen (Herzrate) aufgezeichnet. Außerdem wurden Befragungen zum Befinden, der Beanspruchung beim Fahren und der Bewertung der Systeme durchgeführt. In den Bedingungen mit Tempomat oder ACC wurden die Probanden instruiert, diese Systeme auch möglichst zu nutzen. Dies führte zu Nutzungshäufigkeiten von ca. 90 % der Fahrtzeit. Insgesamt sind die Ergebnisse für Tempomat und ACC sehr ähnlich. Geschwindigkeitsbegrenzungen werden besser eingehalten. Es werden geringere maximale Geschwindigkeiten erreicht. Auch die Standardabweichung der Geschwindigkeit ist verringert, was zu einem besseren Verbrauch und Verkehrsfluss führen könnte. Die Abstände zu voranfahrenden Fahrzeugen verändern sich durch den Tempomat nicht. Bei ACC ist der Abstand vergrößert, was allerdings durch die spezielle Auslegung begründet sein könnte, die keine Anpassung zuließ. Wenn die Geschwindigkeit aufgrund von Geschwindigkeitsbegrenzungen oder Nebel reduziert werden musste, erfolgte dies mit Tempomat und ACC um circa 5 Sekunden verzögert. Offensichtlich mussten sich die Fahrer hier erst bewusst machen, dass sie eingreifen müssen und dass die Systeme diese Anpassung nicht leisten. Hinsichtlich eines möglichen Missbrauchs der Systeme ergaben sich in dieser Studie bei der Bearbeitung von Nebenaufgaben keine deutlichen Hinweise. Weder mit Tempomat noch mit ACC werden mehr Nebenaufgaben bearbeitet. Die negativen Effekte der Nebenaufgaben auf die Spurhaltung sind deutlich, aber in allen Bedingungen zu finden. Der einzige Hinweis auf eine Gefahr liegt darin, dass die Geschwindigkeit bei der Bearbeitung von Nebenaufgaben mit ACC und Tempomat nicht so stark verringert wird wie bei der Fahrt ohne Systeme. Ob dies das Unfallrisiko erhöht, ist mit der vorliegenden Studie nicht zu beantworten. Schließlich beurteilten die Fahrer beide Systeme positiv und waren der Meinung, dass die Fahrt dadurch sicherer und weniger anstrengend wird. Insgesamt führt damit das Fahren mit Tempomat hinsichtlich der mittleren Geschwindigkeit zu Veränderungen des Fahrverhaltens, die eher positiv zu bewerten sind. Auf der anderen Seite zeigen sich wie auch bei ACC Hinweise, dass eine Geschwindigkeitsanpassung mit System deutlich verzögert geschieht, was als vermindertes Situationsbewusstsein interpretiert werden kann. Wünschenswerte Erweiterungen der Funktionalität (zum Beispiel Anpassung an Verkehrszeichen) könnten diesen Effekt noch verstärken. Angesichts dieser Bedenken und der technischen Weiterentwicklungen sind weitere Studien dringend notwendig.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen alternativer Antriebskonzepte auf die Fahrdynamik von Pkw. Es werden einleitend die konventionellen und alternativen Antriebskonzepte sowie Unterschiede in Hinblick auf die Fahrdynamik herausgearbeitet. Die Ergebnisse einer Recherche zur Fahrwerksentwicklung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen zeigen keine klaren Trends zu neuartigen oder geänderten Fahrwerkskonzepten, sodass auf eine getrennte Betrachtung von Fahrwerken für Fahrzeuge mit konventionellen und alternativen Antrieben verzichtet werden kann. Die erarbeiteten Unterschiede zwischen konventionellen und alternativen Antrieben zeigen, dass die Möglichkeit der Rekuperation von Hybrid- und E-Fahrzeugen insbesondere bei kombinierten Längs- und Querkräften zu deutlichen Auswirkungen auf die Fahrdynamik führen kann. Im nächsten Schritt werden daher Fahrmanöver zusammengestellt und in Bezug auf die Relevanz für die Rekuperation analysiert. Dabei erweist sich das nach DIN ISO 7975 genormte Fahrmanöver "Bremsen im Kreis" als zielführend, die Auswirkungen der Rekuperation auf die Fahrdynamik zu analysieren. Außerdem wird das Fahrzeugverhalten bei einer Geradeausbremsung und folgender Lenkanregung sowie bei einer Bremsung auf μ-Split untersucht, da auch hier Wechselwirkungen von Antrieb und Fahrwerk auftreten. Zur Beurteilung der Ergebnisse wird neben der Fahrstabilität auch die Wahrnehmbarkeit eines geänderten Fahrverhaltens betrachtet. Anhand einer Literaturrecherche wurde für die Giergeschwindigkeit ein Schwellwert von 3-°/s für die Wahrnehmbarkeit gefunden. Die Ergebnisse einer Simulationsstudie mit zwei Fahrzeugkonzepten (Front-/Heckantrieb) in den drei genannten Fahrmanövern zeigen, dass die Rekuperation in weiten Bereichen der Längsverzögerungen sinnvoll eingesetzt werden kann. Bei der Bremsung in der Kurve führt die Rekuperation an der Vorderachse zu einer deutlichen Reduzierung störender Fahrzeugreaktionen und kann auch bei höheren Querbeschleunigungen verwendet werden. Bei der Rekuperation an der Hinterachse kann es insbesondere auf Niedrigreibwerten bei Bremsungen in der Kurve zu kritischen Fahrzuständen kommen. Durch die Begrenzung des Rekuperationsmomentes bei großen Schlupfwerten kann die Stabilität des Fahrzeugs jedoch sichergestellt werden. Auch die Ergebnisse der Simulationen der anderen Fahrmanöver zeigen, dass bei geringen Schlupfwerten keine wahrnehmbaren fahrdynamischen Unterschiede festzustellen sind.
Automotive interiors have long been a potentially injurious impact area to occupants during accidents, especially in the absence of adequate padding. The U.S. Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) 201, Occupant Protection in Interior Impact, outlines test procedures and performance criteria in order to mitigate potentially injurious head impacts to interior surfaces. FMVSS 201 specifies a finite set of impact locations and applies to passenger vehicles of a specified year range and with a gross vehicle weight rating less than 10,000 lb. In this paper, two head impact test methodologies are presented, a pendulum-test device and a Free Motion Headform (FMH) launching device, which allows for dynamic, repeatable impact evaluation of various vehicle interior surfaces and their impact attenuation abilities. The presented testing includes multiple series that evaluate the effect of differing vehicle upper interior padding on occupant head injury. One study in particular, analyzes a head impact to the side header of a heavy truck (not included in FMVSS 201) during a 90 degree rollover. Additionally, two other series of tests are presented which assess the injury reduction effect of side airbags to near side as well as far side occupants in a side impact scenario. Lastly, a forensic analysis is presented which evaluates two possible head impact locations experienced in a real world accident by analysis of the resulting interior compartment damage utilizing the FMH launching device test method. The data collected and presented includes accelerometer instrumentation and high speed video analysis. These studies demonstrate that adequate padding and airbags are very effective at mitigating head injury potential at impact speeds of 12-25 mph (19-40 kph).
Assessment of the effectiveness of Intersection Assistance Systems at urban and rural accident sites
(2015)
An Intersection Collision Avoidance System is a promising safety system for accident avoidance or injury mitigation at junctions. However, there is still a lack of evidence of the effectiveness, due to the missing real accident data concerning Advanced Driver Assistance Systems. The objective of this study is the assessment of the effectiveness of an Intersection Collision Avoidance System based on real accidents. The method used is called virtual pre-crash simulation. Accidents at junctions were reconstructed by using the numerical simulation software PC-Crashâ„¢. This first simulation is called the baseline simulation. In a second step the vehicles of these accidents were equipped with an Intersection Collision Avoidance System and simulated again. The second simulation is called the system simulation. In the system simulation two different sensors and four different intervention strategies were used, based on a time-to-collision approach. The effectiveness of Intersection Collision Avoidance System has been evaluated by using an assessment function. On average 9% of the reviewed junction accidents could have been avoided within the system simulations. The other simulation results clearly showed a change in the principal direction of force, delta-v and reduction of the injury severity.
Over the past two decades the popularity of consumer crash test programs, commonly referred to as New Car Assessment Programs (NCAP), has grown across the world. They are popular among government regulators as they afford a means of promoting safety innovations and levels of vehicle performance beyond those dictated by national standards. They also fulfill the demand for information regarding the safety ranking of vehicles among consumers contemplating the purchase of a new vehicle. There is no question that consumer crash test programs greatly influence vehicle design changes as well as accelerate the fitment of new safety features. The extent to which these changes can be expected to reduce serious and potentially fatal injuries will be influenced by how well the testing protocols and associated rating schemes correctly reflect the nature of the residual safety problem they seek to address. Drawing on data contained primarily in the US National Automotive Sampling System (NASS), the field relevance of current and proposed testing and rating protocols addressing frontal crash test protection is examined. Emphasis is placed on examining how accurately injury rates computed from the dummy responses measured in consumer crash tests correspond to actual injury rates observed in the field. Additional data from Canadian field investigations and US databases such as the National Motor Vehicle Crash Causation Survey (NMVCCS) are examined to see how well frontal airbag firing times, crush pulse durations and other determinants of injury are replicated in consumer testing protocols. This portion of the analysis draws on data obtained from Event Data Recorders (EDR) in both field collisions and staged tests of the same vehicle model. Vehicle rankings and overall frontal crash test ratings were found to be particularly sensitive to the choice of injury risk functions employed in the test. This was particularly true in the case of injury risk functions used to assess neck injury potential. Neck injury risk derived from Nij was found to show the least agreement with the field. Agreement between field chest injury rates and those derived from crash tests was improved considerably when chest injury risk functions for "older" occupants were employed. The paper concludes with a discussion of how different current testing protocols could be improved to enhance their field relevance.
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.
In the last years there has been a decline in accident figures in Germany especially for four wheeled vehicles. At the same time, accident figures for motorcycles remained nearly constant. About 17 % of road traffic fatalities in the year 2006 were motorcyclists. 33 % of these riders were killed in single vehicle crashes. This leads to the conclusion that improving driving dynamics and driving stability of powered two wheelers would yield considerable safety gains. However, the well-known measures for cars and trucks with their proven effectiveness cannot be transferred easily to motorcycles. Therefore studies were carried out to examine the safety potential of Anti Lock Braking Systems (ABS) and Vehicle Stability Control (VSC) for motorcycles by means of accident analysis, driving tests and economical as well as technical assessment of the systems. With regard to ABS, test persons were assigned braking tasks (straight and in-curve) with five different brake systems with and without ABS. Stopping distances as well as stress and strain on the riders were measured for 9 test riders who completed 105 braking manoeuvres each. Knowing the ability of ABS to avoid falls during braking in advance of a crash and taking into account the system costs, a cost benefit analysis for ABS for motorcycles was carried out for different market penetration of ABS, i.e. equipment rates, and different time horizons. The potential of VSC for motorcycles was estimated in two steps. First the kinds of accidents that could be prevented by such a system at all have been analysed. For these accident configurations, simulations and driving tests were then performed to determine if a VSC was able to detect the critical driving situation and if it was technically possible to implement an actuator which would help to stabilise the critical situation.
Werden die in Deutschland gebräuchlichen Stahlschutzplanken umgestaltet um das Verletzungsrisiko für Motorradfahrer zu verringern, zeigt sich ein Kompatibilitätsproblem: Die Erhöhung der Sicherheit für Motorradfahrer wird mit Einschränkungen der Sicherheit von Pkw-Insassen erkauft. Um dieses Kompatibilitätsproblem zu lösen wurden unter Federführung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) neue Nachrüstkomponenten für Stahlschutzplanken entwickelt. Dabei lag der Schwerpunkt auf der Senkung der Verletzungsschwere für Motorradfahrer. Im vorliegenden Projekt sollten die Nachrüstkomponenten des Systems "EuskirchenPlus" ihre Tauglichkeit auch für Pkw-Insassen in Anprallprüfungen (Crashtests) beweisen. Dies gelang zunächst nicht. Daher wurden die Nachrüstkomponenten zu neuen Konstruktionen ("ESP-Motorrad" und "EDSP-Motorrad") weiterentwickelt, und es gelang, die "ESP-Motorrad" erfolgreich zu prüfen. Die Eignung der "EDSP-Motorrad" wurde aus den vorliegenden Forschungsergebnissen und den Erfahrungen der BASt abgeleitet. Das Kompatibilitätsproblem konnte zwar nicht umfassend gelöst, jedoch soweit beseitigt werden, dass keine relevanten Einsatzbeschränkungen mehr aufrecht erhalten werden müssen. Die "ESP-Motorrad" und die "EDSP-Motorrad" sind auf nahezu allen für Motorradunfälle relevanten Strecken grundsätzlich geeignet, die klassischen Stahlschutzplanken ESP beziehungsweise EDSP zu ersetzen.
Annual report 2011/2012
(2013)
Traffic on German roads is increasing continuously. The research of the Federal Institute for Materials Research (BASt) is concerned with a road system that will be functioning well in the future, that is safe and economically and ecologically sustainable. Every two years, BASt reports on its tasks, research projects and selected administrative topics. The current report comprises the years of 2011 and 2012. On 151 pages, it provides an idea of current research about important topics of roads and traffic. The projects SKRIBT and SKRIBTPlus examined the behaviour of drivers in tunnels in hazardous situations. It was discovered that in situations like this many people often react inadequately and too late. The collected data were used to develop new concepts that improve behaviour in hazardous situations in tunnels. In recent years, new safety systems that improve braking behaviour in hazardous situations have been installed in vehicles. However, for end users it is difficult to compare different systems because they have no access to suitable assessments. The EU project ASSESS (Assessment of Integrated Vehicle Safety Systems for improved vehicle safety) in which BASt is involved as a key partner therefore developed a uniform procedure for assessment and legal questions. Many European countries agree: Alcohol, drugs and medication in road traffic constitute a safety risk on European roads. In order to gain new insights and to develop suitable countermeasures, the European Commission approved of the largest research project to improve road safety to date: DRUID (Driving Under the Influence of Drugs, Alcohol and Medicines). This BASt-coordinated project took five years and involved institutes from 18 European countries. The result is a comprehensive stock taking and concrete suggestions on measures to be taken. A mayor part of the work of BASt also comprises extension and maintenance of the entire road infrastructure. The report "How will we make constructions in the future: Road construction without oil?" for instance examines the question how we will maintain and extend our roads in the future with resources becoming scarcer and more expensive. Furthermore, the campaign "on" the road plays a major part at BASt. For years there has been a shortage of parking spaces for trucks on federal highways. To remedy this situation, BAST has developed a new control approach: The so-called compact parking system increases capacities and uses them more effectively by parking trucks in a line according to their planned departure time.
Anforderungen, Zielkonflikte
(2019)
Um Sicherheit und Umweltverträglichkeit von Straßen- bzw. Kraftfahrzeugen zu gewährleisten, werden an die Gestaltung der Fahrzeuge technische Anforderungen gestellt. Es gibt Anforderungen durch den Gesetzgeber, die erfüllt werden müssen, um ein Fahrzeug in den Verkehr bringen zu dürfen. Darüber hinaus bestehen herstellerinterne Anforderungen an das Produkt, die über das vom Gesetzgeber geforderte Maß hinausgehen, um den Kundenwünschen und der Firmenphilosophie zu genügen. Und als dritter Punkt stellen auch Verbraucherschutz-Organisationen Kriterien auf, anhand derer sie die Eigenschaften der auf dem Markt befindlichen Fahrzeuge bewerten und die Fahrzeuge eingruppieren, was dann der Kundeninformation dient. Auch diese Anforderungen gehen über die des Gesetzgebers hinaus. Das Setzen der gesetzlichen Mindestanforderungen ist für die Fahrzeugtechnik mittlerweile jedoch nicht mehr einzelnen Staaten überlassen. Vielmehr sind die für die Genehmigung von Fahrzeugtypen einzuhaltenden Bedingungen international harmonisiert: Für die EU sind dies EU-Richtlinien oder EU-Verordnungen, die von der Europäischen Kommission in Brüssel vorgeschlagen werden. Für über die EU hinausgehende Staaten bzw. Regionen sind dies unter anderem Regelungen der UN, erstellt von der UN-Wirtschaftskommission für Europa (UNECE) in Genf.