91 Fahrzeugkonstruktion
Motorcycling is a fascinating kind of transportation. While the riders' direct exposure to the environment and the unique driving dynamics are essential to this fascination, they both cause a risk potential which is several times higher than when driving a car. This chapter gives a detailed introduction to the fundamentals of motorcycle dynamics and shows how its peculiarities and limitations place high demands on the layout of dynamics control systems, especially when cornering. The basic principles of dynamic stabilization and directional control are addressed along with four characteristic modes of instability (capsize, wobble, weave, and kickback). Special attention is given to the challenges of braking (brake force distribution, dynamic over-braking, kinematic instability, and brake steer torque induced righting behavior). It is explained how these challenges are addressed by state-of-the-art brake, traction, and suspension control systems in terms of system layout and principles of function. It is illustrated how the integration of additional sensors " essentially roll angle assessment " enhances the cornering performance in all three categories, fostering a trend to higher system integration levels. An outlook on potential future control systems shows exemplarily how the undesired righting behavior when braking in curves can be controlled, e.g., by means of a so-called brake steer torque avoidance mechanism (BSTAM), forming the basis for predictive brake assist (PBA) or even autonomous emergency braking (AEB). Finally, the very limited potential of brake and chassis control to stabilize yaw and roll motion during unbraked cornering accidents is regarded, closing with a promising glance at roll stabilization through a pair of gimbaled gyroscopes.
Leiser Straßenverkehr 3
(2017)
Aus dem Verkehrsforschungsprogramm der Bundesregierung wurden seit 2001 die Verbundprojekte Leiser Straßenverkehr gefördert. In 2014 wurde das dritte und letzte Verbundprojekt erfolgreich abgeschlossen. Das Verbundprojekt Leiser Straßenverkehr 3 (LeiStra3) hatte sich als zentrales Ziel gesetzt, Maßnahmen zur Minderung des Straßenverkehrslärms in Ballungsräumen zu entwickeln, die dort aufgrund der hohen Bevölkerungsdichte besonders wirkungsvoll sind. Es wurden verschiedene Forschungsansätze verfolgt, die die Geräuschemission an der Lärmquelle nachhaltig reduzieren. Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft haben in einer interdisziplinär angelegten Forschungsarbeit gemeinsam Lösungen erarbeitet, mit denen das Lärmminderungspotenzial von Reifen, Fahrzeug und Fahrbahn weiter ausgeschöpft werden kann. In allen Arbeitspaketen wurden zahlreiche Ergebnisse und Erkenntnisse gewonnen, die dazu beigetragen haben, die bestehende Technik zu verbessern, die Impulse zur Entwicklung neuer Technologien gesetzt haben und auf deren Basis das Technische Regelwerk fortgeschrieben wurde. rnDas Verbundprojekt "Leiser Straßenverkehr 3" wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie unter dem Förderkennzeichen 19U10016 A-M gefördert. Der vorliegende Schlussbericht wurde auf der Grundlage der Originalberichte der Partner erstellt. Auf die Wiedergabe von Anhängen wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Die Berichte der einzelnen Teilvorhaben sind ungekürzt bei der Technischen Informationsbibliothek (TIB) veröffentlicht.
Die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturkomponenten steht vor der Einführung in Europa. Dieser Beitrag stellt zunächst die grundlegende Technologie zum Austausch von Nachrichten und ein Pilotprojekt vor, innerhalb dessen eine sichere Fahrzeug-zu-Infrastruktur Kommunikation konzipiert und praktisch erprobt wird. Darauf aufbauend werden Sicherheitsfragestellungen von Infrastrukturkomponenten beleuchtet und ein Einblick in das Schlüsselmanagement sowohl für Fahrzeuge als auch Infrastrukturkomponenten gegeben.
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.
Within the automotive context camera monitor systems (CMS) can be used to present views of the traffic situation behind the vehicle to the driver via a monitor mounted inside the cabin. This offers the opportunity to replace classical outside rearview mirrors and therefore to implement new design concepts, aerodynamically optimized vehicle shapes and to reduce the width of the vehicle. Further, the use of a CMS offers the potential to implement functionalities like warnings or situation-adaptive fields of view that are not feasible with conventional rearview mirrors. Despite these potential advantages, it is important to consider the possible technical constraints of this technology and its effect on driver perception and behavior. On the technical side next to the field of view and die robustness of die system, aspects as its functionality at day and night as well as under varying weather conditions should be object to scientific investigation. Concerning human machine interaction, it has to be considered, that the perception of velocities and distances of approaching vehicles might be different for CMS as compared to conventional rearview mirrors and potential influences of factors as the Position of the displays or drivers' age should be taken into account. In order to shed light on these and further open issues, BASt is currently conducting a study that will cover the use of CMS under controlled conditions as well in real traffic. The first part of the study will focus on passenger cars, while in a second step the empirical investigation will be extended to heavy goods vehicles, where the potentials as well as the limitations of CMS might differ considerably. The presentation will cover the first part, with regard to the experimental design, implementation and initial results if already available.
Diese Studie befasst sich mit CO2-Reduktionspotenzialen von schweren Nutzfahrzeugen. In einer Literaturrecherche wurden zunächst Sattelzüge, Verteiler-Lkw, Busse im Stadtverkehr sowie Reisebusse betrachtet. Ziel war es, technische Möglichkeiten zur Reduzierung von CO2-Emissionen für die ausgewählten Fahrzeugkategorien zu ermitteln und deren Einsparpotentiale über die jeweiligen Einsatzarten aufzuschlüsseln. Dabei zeigten sich weitestgehend ungenutzte Einsparmöglichkeiten, beispielsweise durch Fahrwiderstandsoptimierung bei Sattelzügen, durch Rekuperation von Bremsenergie bei Stadtbussen und Verteiler-Lkw, oder auch durch bedarfsgerechte Ansteuerung von Nebenverbrauchern bei Stadt- und Reisebussen. Nähere Betrachtung fanden Maßnahmen zur CO2- Reduktion bei Sattelzügen. So wurde an einem Euro-V-EEV-Sattelzugprototyp in Fahrwiderstandsmessungen die Verbesserung des Luftwiderstands durch aerodynamische Anbauteile für Auflieger quantifiziert. Deren Verbrauchseinsparpotenziale wurden anschließend in validierten Verbrauchssimulationen, welche einen etablierten Verbrauchstest (VerkehrsRundschau-Test) virtuell abbilden, quantifiziert. Ferner zeigte eine Kosten-Nutzen-Rechnung die Effektivität der untersuchten Maßnahmen auf. Der Prototyp wurde anschließend dem realen VerkehrsRundschau-Test einmal in Ausgangskonfiguration und einmal mit einem zuvor bereits im Rahmen der Fahrwiderstandsmessungen untersuchten aerodynamischen Maßnahmenpaket, bestehend aus Seitenverkleidung und Heckeinzugsklappen, unterzogen. Hierbei zeigte sich eine mögliche CO2-Reduktion von 4,8 %. Die gemessene Einsparung lag damit oberhalb der zuvor im Rahmen der Verbrauchssimulation prognostizierten.
Airbag-Systeme können, wie frühere Untersuchungen gezeigt haben, die passive Sicherheit von Motorrädern wirksam verbessern. Der vorliegende Forschungsbericht betrachtet die Übertragbarkeit von Pkw-Airbag-Konzepten auf das Motorrad und befasst sich vor allem mit dem Problem der motorradgerechten und sicheren Auslösung des Airbags. Die Funktion des Motorradairbags unterscheidet sich von der des Pkw-Airbags in entscheidender Weise durch die Möglichkeit, die Flugbahn des Fahrers bei einem Zusammenstoß mit einem rechtwinklig vor dem Motorrad befindlichen Pkw so zu beeinflussen, dass dieser das Hindernis ohne einen harten Anprall überfliegen kann. Der Abbau der kinetischen Energie des Fahrers geschieht so nicht in der kurzen Knautschzone vor dem Kollisionsobjekt, sondern in der meist ausreichend langen Auslaufzone dahinter. Der Motorradairbag kann am vorderen Tankbereich angebracht sein. Fülltechnik und Gewebematerial können vom Pkw direkt übernommen werden; jedoch ist die Nahtführung zu verstärken, da der Motorradairbag vorwiegend auf Scherung beansprucht wird. Gravierende Unterschiede ergeben sich in der Sensierung eines Crashs, da durch das an der Telegabel geführte Vorderrad signifikante Verzögerungsanstiege des Motorrades erst sehr spät erfolgen. Es ist daher nicht möglich, wie beim Pkw den Airbag allein über Beschleunigungsaufnehmer zu zünden. Schwerpunkt des Berichtes sind daher verschiedene Vorschläge, bei heute üblichen Motorradkonstruktionen einen Crash für eine Airbagauslösung rechtzeitig und sicher sensieren zu können. Zu charakteristischen Unfall-Ereignissen werden Sensoren nach verschiedenen Wirkprinzipien geordnet vorgestellt. Nach einer technischen Bewertung erweisen sich zwei Sensorvarianten als geeignet für eine zuverlässige Zündung des Airbag; gleichzeitig kann mit einer logischen Verknüpfung ihrer Signale eine Fehlauslösung sicher vermieden werden. Die ausgewählten und näher beschriebenen Sensoren registrieren den Druckanstieg im Vorderradreifen und die plastische Verformung der Telegabel. Damit ist eine Sensierung des Aufpralls rechtzeitig möglich. Je nach Größe und Dauer der Verzögerung kann der Druck des Luftkissens verändert werden, so dass der Motorradairbag in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit nur aufpralldämpfend oder flugbahnbeeinflussend wirkt. Testprogramme zur weiteren Entwicklung von Airbagsensoren für Motorräder werden als Forschungsbedarf näher erläutert.
Vor dem Hintergrund der derzeitigen Verkehrs- und Unfallsituation sowie verkehrsrechtlicher Vorschriften wurde durch Auswertung humanwissenschaftlicher und technischer Literatur eine Sachstandsbeschreibung erstellt, die die in Zusammenhang mit Auffahrunfällen und ihrer Verhinderung stehenden Aspekte aufzeigt. Als fahrzeugtechnische Hilfen zur Einhaltung eines ausreichenden Abstandes zwischen hintereinander fahrenden Fahrzeugen werden dabei vorrangig autarke Systeme - das sind solche, bei denen sich alle notwendigen Vorrichtungen im Fahrzeug befinden - betrachtet. Möglichkeiten und Grenzen der bekannten technischen Hilfsmittel, insbesondere der Abstandswarn- und Abstandsregelungseinrichtungen werden aufgezeigt. Es stellte sich heraus, dass den Warnstrategien sowie ihren Auswirkungen auf den Verkehrsablauf und die Verkehrssicherheit besondere Bedeutung zukommt. In diesem Zusammenhang werden auch Zielkonflikte, insbesondere zwischen Sicherheitsforderungen und Fahrerakzeptanz, deutlich. Im Teil I des Berichts erfolgt die zusammenfassende Beschreibung und kritische Wertung des Sachstandes. Im Teil II werden die Auswerteergebnisse zu den angesprochenen Fragenkomplexen im einzelnen dargestellt. Teil III enthält eine Kurzdokumentation der für die Erstellung des Berichts wesentlichsten Literaturstellen.
Erfahrungen in Deutschland mit der Anwendung der EU-Empfehlung "Europäischer Grundsatzkatalog zur Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle für Informations- und Kommunikationssysteme" werden beschrieben und daraus Konsequenzen abgeleitet. Insgesamt ist die ergonomische Bewertung der Mensch-Maschine-Schnittstelle von Fahrerinformations- und -Kommunikationssystemen nicht als einmaliges Ereignis, sondern als immer wieder zu durchlaufender Vorgang anzusehen, da neben neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen jeweils neu entwickelte Geräte und Systeme zu berücksichtigen sind, was eine Anpassung der Grundsätze beziehungsweise eine Öffnung der Grundsätze für technische Neuerungen mit hohem Sicherheitsstandard erfordern könnte. Demonstrationen neuartiger Bedienkonzepte, Systementwicklungen und Arbeitstechniken sowie die hierzu durchgeführten Nutzertests verdeutlichen, dass ergonomisch sehr vielversprechende Lösungen (wie zum Beispiel Schnittstellen, die Eingaben mittels Gestik gestatten) existieren, beziehungsweise sich in der Entwicklung befinden. Diese Lösungen zeigen, dass die Empfehlung in weiten Bereichen technologieabhängig, das heißt, mit Blick auf Neuentwicklungen, nicht erschöpfend ist. Die Weiterentwicklung der Grundsätze sowie die Bewertung der sicheren Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle bedarf nicht nur einer europaweit, sondern weltweit abgestimmten Vorgehensweise.
It is well known that most accidents with pedestrians are caused by the driver not being alert or misinterpreting the situation. For that reason advanced forward looking safety systems have a high potential to improve safety for this group of vulnerable road users. Active pedestrian protection systems combine reduction of impact speed by driver warning and/or autonomous braking with deployment of protective devices shortly before the imminent impact. According to the Euro NCAP roadmap the Autonomous Emergency Braking system tests for Pedestrians Protection will be set in force from 2016 onwards. Various projects and organisations in Europe are developing performance tests and assessment procedures as accompanying measures to the Euro NCAP initiative. To provide synthesised input to Euro NCAP so-called Harmonisation Platforms (HP-) have been established. Their main goal is to foster exchange of information on key subjects, thereby generating a clear overview of similarities and differences on the approaches chosen and, on that basis, recommend on future test procedures. In this paper activities of the Harmonisation Platform 2 on the development of Test Equipment are presented. For the testing targets that mimic humans different sensing technologies are required. A first set of specifications for pedestrian targets and the propulsion systems as collected by Harmonisation Platform 2 are presented together with a first evaluation for a number of available tools.
Um die zukünftige Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb in Deutschland verfolgen, analysieren und mögliche negative Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit zeitnah identifizieren zu können, hat die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Jahr 2010 die Einrichtung einer langfristigen Beobachtung des Fahrzeugmarktes und des Unfallgeschehens von Pkw mit alternativen Antriebsarten initiiert. Die Daten des vorliegenden Berichtes dokumentieren die Marktdurchdringung von Personenkraftwagen mit alternativen Antriebsarten und informieren über die Unfallbeteiligung von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb bis 2011. Es hat sich gezeigt, dass Fahrzeuge mit Hybridantrieb nach wie vor ein starkes Marktwachstum aufweisen. Die Zuwachsrate ist nahezu auf dem gleichen hohen Niveau wie in den Vorjahren (ca. 28%, getypter Bestand). Bei den reinen Elektrofahrzeugen ist die Anzahl getypter Fahrzeuge sehr stark angestiegen, von 212 im Jahr 2010 auf 1880 im Jahr 2011. Der reale Bestand an Elektrofahrzeugen (inklusive ungetypter Fahrzeuge) hat sich demgegenüber von 2010 auf 2011 auf 4.541 Pkw verdoppelt. Dies deutet auf eine zunehmende Serienreife von Elektro-Kfz hin. Pkw mit alternativem Antrieb weisen 2011 (bis auf Gas) einen höheren Anteil an Unfällen innerorts auf als Pkw mit herkömmlichem Antrieb. Hybrid Fahrzeuge haben dabei eine erhöhte Beteiligungsquote innerorts von ca. 76%. Der relativ hohe Anteil von Innerortsunfällen von alternativ betriebenen Fahrzeugen ist vor allem vor dem Hintergrund der Nutzung der Fahrzeuge zu interpretieren.
This paper set out to examine the possibilities for injury avoidance implications for older drivers in crashes, based on crash and injury patterns among older drivers and current trends in ageing in most western societies. A number of safety technologies were identified and discussed which have potential for improving vehicle older driver crash avoidance and crashworthiness. While there were some promising estimates available of the likely benefits of this technology for improving safety, it is evident that they need to be confirmed for older drivers, given their age-related disabilities and sensory limitations. Further research is urgently required to ensure that these technologies yield safety benefits without any disbenefits for older drivers.rn
Die hohen Unfallzahlen im nächtlichen Straßenverkehr beweisen die Notwendigkeit guter automobiler Beleuchtungssysteme. Besonders an die Scheinwerfer werden hohe Anforderungen gestellt. Diese sollen neben der Ausleuchtung des Verkehrsraumes für eine gute Erkennbarkeit des Fahrzeuges sorgen. Dabei ist es notwendig, die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss der Scheinwerfer in der Lage sein, sich auf eine Vielzahl von Faktoren, wie Witterungsbedingungen, Straßengeometrie oder auch Fahrdynamik einzustellen. Aus diesem Grund ist die Entwicklung eines hochadaptiven Systems das Ziel der Scheinwerferkonstrukteure. Um dieses Entwicklungsziel zu erreichen, ist eine genaue Betrachtung der Faktoren notwendig, auf die sich ein Scheinwerfersystem einstellen muss. Durch eine exakte Analyse können Zielparameter für optimale Scheinwerfersysteme abgeleitet werden. Im weiteren Schritt gilt es, diese Parameter technisch unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit umzusetzen. Die Ausarbeitung von gesetzlichen Regelwerken stellt den letzten Entwicklungsschritt zur Integration neuer Systeme im Kraftfahrzeug dar. In modernen Fahrzeugen werden bereits heute Scheinwerfer eingesetzt, die sich bedingt auf gewisse Faktoren einstellen können. Beispiele hierfür sind das dynamische und statische Kurvenlicht oder die dynamische Leuchtweitenregelung. Meist sind diese Systeme aufgrund des höheren Preises nur in Oberklassefahrzeugen zu finden. Eine Integration in jedes Fahrzeug wäre jedoch oftmals sinnvoll, da neben dem erhöhten Komfort für den Fahrzeugführer häufig auch eine Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr erreicht werden kann. Dieser Bericht beschreibt die Anforderungen an moderne Scheinwerfer und zeigt Möglichkeiten zur technischen Umsetzung unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte auf. Dabei werden bereits bestehende Systeme, vor der Markteinführung stehende Systeme, sowie Ideen für neue Konzepte diskutiert. Grundlage der Untersuchung sind ausführliche Recherchen und eigene Untersuchungen. Um subjektive Aspekte zu berücksichtigen, umfasst dieser Bericht die Ergebnisse einer speziell zu diesem Thema durchgeführten Umfrage unter Fahrzeugführern.