91 Fahrzeugkonstruktion
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The ASSESS project is a collaborative project that develops test procedures for pre-crash safety systems like Automatic Emergency Braking (AEB). One key criterion for the effectiveness of e.g. AEB is reduction in collision speed compared to baseline scenarios without AEB. The speed reduction for a given system can only be determined in real world tests that will end with a collision. Soft targets that are crashable up to velocities of 80 km/h are state of the art for these assessments, but ordinary balloon cars are usually stationary targets. The ASSESS project goes one step further and defines scenarios with moving targets. These scenarios define vehicle speeds of up to 100 km/h, different collision scenarios and relative collision speeds of up to 80km/h. This paper describes the development of a propulsion system for a soft target that aims to be used with these demanding scenario specifications. The Federal Highway Research Institute- (BASt-) approach to move the target is a self-driving small cart. The cart is controlled either by a driver (open-loop control via remote-control) or by a computer (closed-loop control). Its weight is limited to achieve a good crashability without damages to the test vehicle. To the extent of our knowledge BASt- approach is unique in this field (other carts cannot move at such high velocities or are not crashable). This paper describes in detail the challenges and solutions that were found both for the mechanical construction and the implementation of the control and safety system. One example for the mechanical challenges is e.g. the position of the vehicle- center of gravity (CG). An optimum compromise had to be found between a low CG oriented to the front of the vehicle (good for driveability) and a high CG oriented to the rear of the vehicle (good for crashability). The soft target itself which is also developed within the ASSESS project will not be covered in detail as this is work of a project partner. Publications on this will follow. The paper also shows first test results, describes current limitations and gives an outlook. It is expected that the presented test tools for AEB and other pre-crash safety systems is introduced in the future into consumer testing (NCAP) as well as regulatory testing.
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.
Die Reduzierung des Verkehrslärms ist eine große Herausforderung für alle Beteiligten. Das gilt umso mehr, als nach den Prognosen sich die Verkehrsleistung auf der Straße noch stark erhöhen wird. Viele Stellen in Deutschland, wie Industrie, Forschungseinrichtungen und Behörden haben sich der Problematik angenommen. Forschungsarbeiten wurden und werden durchgeführt oder sind in Vorbereitung. Über die nationalen Aktivitäten hinaus wird das Thema europaweit behandelt. In vier Beiträgen wird über die europäischen Forschungsprojekte SILVIA, ITARI, SILENCE und P2RN berichtet. Das Spektrum der Konzepte dieser Forschungsarbeiten ist sehr breit und erstreckt sich über praktische und theoretische Ansätze.
Ausgehend von den Unfalldaten der letzten Jahre wird die Bedeutung von Fußgängerunfällen im Unfallgeschehen dargestellt. Betrachtet man die bei Unfällen getöteten Verkehrsteilnehmer, so sind am häufigsten Personen in Kraftfahrzeugen betroffen. Am zweithäufigsten werden, gemäß der Unfallstatistik, Fußgänger getötet. Eine Möglichkeit zur Verbesserung des Schutzes von Fußgängern und anderen sogenannten "ungeschützten Verkehrsteilnehmern" im Falle einer Kollision mit einem Kraftfahrzeug sind Maßnahmen am Fahrzeug. Um die Wirksamkeit derartiger Maßnahmen zu beurteilen, wurde durch das EEVC (European Enhanced Vehicle-Safety Committee) ein Prüfverfahren entwickelt. Es handelt sich dabei um ein Komponentenprüfverfahren, mit dem die Frontstruktur von Fahrzeugen, die bei einer Kollision mit einem Fußgänger hauptsächlich betroffen ist, geprüft wird. Es werden keine den gesamten Menschen repräsentierende Dummies verwendet, stattdessen werden Prüfkörper, die einzelne Körperteile simulieren, eingesetzt. Dieser EEVC Vorschlag wird geschildert. Darüber hinaus wird über Aktivitäten außerhalb des EEVC berichtet, sowie über den aktuellen Stand der Bemühungen der Europäischen Kommission in Bezug auf den Fußgängerschutz, die derzeit, auf Grundlage des Prüfvorschlages des EEVC, einen Vorschlag für eine Europäische Richtlinie erarbeitet.
Cost benefit analysis
(2014)
Although the number of road accident casualties in Europe is falling the problem still remains substantial. In 2011 there were still over 30,000 road accident fatalities [EC 2012]. Approximately half of these were car occupants and about 60 percent of these occurred in frontal impacts. The next stage to improve a car- safety performance in frontal impacts is to improve its compatibility for car-to-car impacts and for collisions against objects and HGVs. Compatibility consists of improving both a car- self and partner protection in a manner such that there is good interaction with the collision partner and the impact energy is absorbed in the car- frontal structures in a controlled way which results in a reduction of injuries. Over the last ten years much research has been performed which has found that there are four main factors related to a car- compatibility [Edwards 2003, Edwards 2007]. These are structural interaction potential, frontal force matching, compartment strength and the compartment deceleration pulse and related restraint system performance. The objective of the FIMCAR FP7 EC-project was to develop an assessment approach suitable for regulatory application to control a car- frontal impact and compatibility crash performance and perform an associated cost benefit analysis for its implementation.
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.
In recent years the boundaries between active and passive safety blurred more and more. Passive safety in the traditional term includes all safety aspects to prevent occupants to be injured or at least injury severity should be reduced. Passive Safety starts with the collision (first vehicle contact) and ends with rescue (open vehicle doors). Within this phase the occupant has to be protected by the passenger compartment whereby no intrusion should occur. Active safety on the other side was developed to interact prior to the collision whereby the goal is to prevent accidents. The extensive interaction between active and passive safety led to the terminologies "Primary" and "Secondary" safety whereas the expression Integrated Safety Concept was generated. Within this study the most well documented single vehicle accidents with cars not equipped with ESP were identified from the PENDANT database and reconstructed. Additional cases were found in the database ZEDATU of TU Graz. In comparison each case was simulated with the assumption that the cars were equipped with ESP. The differences regarding accident avoidance or crash severity as well as reduction of injury risk were analysed.
Die hier vorgestellten Forschungsprojekte hatten die Aufgabenstellung, - sinnvolle Obergrenzen für den biogenen Blend-Anteil im Kraftstoff aus ökonomisch-technischer Sicht aufzuzeigen sowie - technische Anforderungen an Pkw aus Altbestand und Neufahrzeugen für den Betrieb mit solchen Kraftstoff-Blends zu untersuchen, insbesondere in Hinblick auf Aspekte der Dauerhaltbarkeit. Auf Basis einer umfangreichen Literaturrecherche wurden zunächst sinnvolle Beimischungen ermittelt, die in 5 Fahrzeugen (3 Otto-Pkw, 2 Diesel-Pkw) auf einem Abgasrollenprüfstand getestet wurden. Anschließend wurden zwei Fahrzeuge einer Dauerlaufuntersuchung (ca. 80.000 km) unterzogen. Hierbei wurden u. a. Emissionsverhalten, Kraftstoffverbrauch und Motorleistung bewertet und Motorölproben entnommen. Am Ende der Dauerlaufuntersuchungen wurden bei beiden Fahrzeugen Motor und Kraftstoffsystem sorgfältig inspiziert. Aus fahrzeugtechnischer Sicht begrenzen bei Biodiesel vor allem die Ölverdünnung sowie der Anstieg der NOx-Emissionen den maximal möglichen Beimischungsanteil. Bei Bio-Alkohol sind insbesondere die Materialverträglichkeit und der Kraftstoffverbrauch limitierende Faktoren für erhöhte Beimischungen. Obwohl die betrachteten Euro-5-Fahrzeuge nicht für den Betrieb mit erhöhten Beimengungen an Biokraftstoffen ausgelegt waren, wurden die maßgeblichen Grenzwerte für die limitierten Emissionen im Verlauf der Untersuchungen nicht überschritten. Mit Ausnahme von NOx bei den Dieselfahrzeugen wurden darüber hinaus sogar die Euro-6-Grenzwerte unterschritten.
Für schwere Nutzfahrzeuge der Abgasstufe Euro 3 mit einem zulässigen Gesamtgewicht über 12 t liegen zur Zeit nur wenige belastbare Emissionsfaktoren (E-Faktoren) vor. Bislang sind nur vereinzelt entsprechende Motoren auf Prüfständen vermessen worden. Über das Emissionsverhalten solcher Antriebe im realen Fahrbetrieb liegen so gut wie keine Erkenntnisse vor. Ziele des Vorhabens waren: 1.) die Aufstockung der Emissionsfaktoren Datenbasis durch Vermessung von Fahrzeugen im Straßenbetrieb, 2.) der Vergleich von Realmessungen mit Werten aus dem Emissionsfaktoren-Handbuch und 3.) die Validierung moderner on-board-Messverfahren. Für die Messungen wurden drei schwere Sattelzugmaschinen mit Auflieger sowie ein Fahrzeug aus dem Verteilerverkehr ausgewählt. Es wurden Messfahrten mit voller und halber Beladung durchgeführt. Die verwendete on-board-Messtechnik erfasste hierbei zeitaufgelöst die gasförmigen Emissionen sowie den Abgasmassenstrom. Zusätzlich wurden Leistungs- und Geschwindigkeitsdaten erfasst. Für die Auswertung der Daten mussten die Fahrmuster, wie sie im Emissionsfaktoren-Handbuch beschrieben sind, aus den Fahrprofilen der Messfahrten isoliert werden. Für geeignete Fahrmuster wurden Emissionsfaktoren in g/km ermittelt und denen des Emissionsfaktoren-Handbuches gegenübergestellt. Zur Bewertung der benutzten on-board-Messtechnik wurden auf dem Motorprüfstand Vergleichsmessungen in den europäischen stationären und dynamischen Typprüfzyklen ESC und ETC durchgeführt. Bei diesen Vergleichen zeigte sich die Analysetechnik sehr gut geeignet für mobile Messungen. Abweichungen zu den Laborergebnissen traten im Wesentlichen durch Unterschiede in der Abgasmassenstrommessung auf. Der Vergleich der Handbuch-Emissionsfaktoren mit den in diesem Vorhaben gewonnenen Ergebnissen auf der Basis von Durchschnittsgeschwindigkeit und mittlerer positiver Leistung ergab bei den Sattelzügen keine gravierenden Unterschiede bei HC, NOx und CO2 für den Mittelwert über alle 3 Fahrzeuge. Bei CO wies ein Fahrzeug bei niedrigen Geschwindigkeiten deutlich höhere Emissionen und größere Varianzen auf, so dass dort die Kurve der Mittelwerte deutlich über der Trendkurve des Handbuchs liegt. Für eine leistungsspezifische Darstellung der Messwerte wurden in unterschiedlichen Leistungs- und Drehzahlfenstern quasistationäre Betriebsbedingungen gesucht und die Ergebnisse als gemittelte Emissionswerte dargestellt. Für ein Fahrzeug wurden exemplarisch die Prüfpunkte des ESC in diese Darstellung eingefügt. Bei Betrachtung der Betriebsweise auf der Straße und Vergleich mit der Wichtung der jeweiligen ESC-Prüfpunkte ist erkennbar, dass für dieses Fahrzeug die Wichtung des ESC nur sehr bedingt die Betriebsweise auf der Straße widerspiegelt. Abschließend kann festgestellt werden, dass, von Entwicklungsbedarf bei der Abgasmassen-strommessung abgesehen, Messtechnik zur Verfügung steht, um Realemissionen von Fahrzeugen im Straßenbetrieb für die Komponenten CO, HC, NOx und CO2 zu ermitteln. Die ermittelten Emissionsfaktoren sind geeignet, die Daten des Emissionsfaktoren-Handbuches zu validieren. Eine Erweiterung des Handbuches mit den ermittelten Ergebnissen ist aufgrund der sehr unterschiedlichen Datenstruktur nicht möglich. Dies ist aber auch nicht notwendig, da zwischen den Ergebnissen des Handbuches und den Ergebnissen der mobilen Straßenmessung eine gute Übereinstimmung besteht. Der Originalbericht enthält als Anhänge grafische Darstellungen der Geschwindigkeitsprofile der untersuchten Fahrten getrennt nach Automatik und Handschaltung bei unterschiedlichen Nutzlasten (Anhang A) sowie der Emissionsfaktoren der Fahrtabschnitte im Vergleich zum Handbuch (Anhang B). Auf die Wiedergabe dieser Anhänge wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Sie liegen bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und sind dort einsehbar. Verweise auf die Anhänge wurden zur Information des Lesers im Berichtstext beibehalten.
Bestimmung der vertikalen Richtcharakteristik der Schallabstrahlung vom Pkw, Transportern und Lkw
(2009)
Ziel der vorliegenden Untersuchungen war die messtechnische Bestimmung der spektralen horizontalen und vertikalen Richtcharakteristik sowie der Schallleistung von Fahrzeugen verschiedenen Typs während der Vorbeifahrt mit Hilfe eines Mikrofonarray-Messsystems. Diese Informationen sind wesentlich für die Schallausbreitung sowie die Wirksamkeit von Schallschutzmaßnahmen. Neben der gesamten Schallabstrahlung sollte der spektrale Gehalt des emittierten Schalls ermittelt werden. Grundlage des angewendeten Messverfahrens ist die Ausnutzung der steuerbaren Richtwirkungseigenschaft eines Mikrofonarrays. Durch Fokussierung des Mikrofonarrays auf das zu untersuchende Fahrzeug während der Vorbeifahrt können Störquellen ausgeblendet werden. Die ermittelten Schalldruckkartierungen ermöglichen die Berechnung der Richtcharakteristik und eine Abschätzung der Schallleistung des Fahrzeugs. Die Richtcharakteristik des eingesetzten Mikrofonarrays wurde im Hinblick auf die Lokalisation des vorbeifahrenden Fahrzeugs optimiert. Da für die Untersuchungen ausschließlich die Quelllokalisation in horizontaler beziehungsweise vertikaler Richtung notwendig ist, wurde ein Linienarray gewählt. Gegenüber einem zweidimensionalen Mikrofonarray erhöhen sich bei gleicher Mikrofonanzahl die örtliche Auflösung und die Nebenkeulenunterdrückung. Unter Einsatz des optimierten Linienarrays erfolgten Messungen im fließenden Verkehr bei kontrollierter Vorbeifahrt eines Pkw, eines Kleintransporters und eines Lkw mit ausgewählten Geschwindigkeiten. Die horizontale Richtcharakteristik wurde durch Lokalisation des vorbeifahrenden Fahrzeugs zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt. Durch wiederholte Vorbeifahrt bei gleicher Geschwindigkeit mit variierter Höhe des vertikal positionierten Mikrofonarrays konnte die mittlere vertikale Richtcharakteristik ermittelt werden. Für die Abschätzung der Schallleistung wurde das Hüllflächen-Verfahren an die näherungsweise Schallleistungsbestimmung bewegter Quellen mit Mikrofonarray angepasst.