91 Fahrzeugkonstruktion
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.
New vehicle types are extensively tested to check almost all factors that influence ride and handling. With reference to the Association of German Car Tuners" (VDAT e.V.) valuations, approximately 10% of all cars in Germany are being modified by their owners. 28 % of those modifications" sales are divergent wheel-tire combinations, 13 % are tuning measures on the chassis suspension or wheel spacers. In almost all cases the singular modifications present a general permission for specific vehicles they have been tested in. Combined tuning measures, however, are often checked by just one inspector, following a procedure of mostly subjective assessment criteria. Today, critical attributes are only being observed, in case a vehicle is involved in an accident and the modifications are identified as crash causal factors or as a cofactor on the development of a crash. For the first time, a field study allows a survey of safety affecting chassis modifications. The test layout has to comply with some basic conditions. Different vehicle concepts with a wide margin of modifications are required to get a high transferability of the results. A total amount of more than 150 tested vehicles serves the same purpose. The tests are limited concerning the installation time of measurement techniques and the requirement that no damage, defilement or immoderate wear of the vehicles are accepted by their owners. Due to such factors as well as the driver Ìs acceptance, the vehicles are controlled by its owners instead of robots or test drivers. For keeping down the driver- influence, the lane has narrow boundaries and the driver has to drive in strictly adherence to the given instructions. After gathering all modifications, as well as static and kinematic parameters like the toe and camber angle, dynamic testing of predominantly lateral dynamics is conducted. Besides standardized tests like the ISO 3888-2 (Obstacle Avoidance) or the ISO 14512 (Braking on Surfaces with Split Coefficient of Friction), to test the influence of modified kingpin offsets caused by wheel spacers, some deviant tests are conducted. Those are required due to the demand of objective test results for road tests with vertical induced stimulation of the chassis suspension. Hence, new tests on corner braking with and without vertical stimulation have been developed. The interpretation of data includes thresholds, e.g. the maximum entrance velocity without hitting cones, on the one hand, and the analysis of characteristics of data concerning time and frequency range, "1-second values" and peak response times on the other hand. Besides the thresholds as indicators for the achievable velocities, which are mainly affected by friction coefficients, the vehicle reaction in the course of time characterizes the vehicle reaction in the threshold range and consequently the operational demands on the driver. The field study has started and promises the first long-range analysis of chassis modifications. The results offer a basis for hypothesis and resultant further test layouts for oncoming studies of the identified critical tuning measures.
Die EU hat für die Verkehrssicherheit in Europa ein anspruchsvolles Ziel vorgegeben: Bis 2010 soll die Anzahl der im Straßenverkehr Getöteten gegenüber 2000 halbiert werden. Für Deutschland kann eine erfolgreiche Zwischenbilanz gezogen werden: In den letzten 5 Jahren nahm trotz Vergrößerung des Kraftfahrzeugbestandes um 6% die Anzahl der Verkehrstoten um 29% ab, in den vergangenen 10 Jahren ist ein Rückgang um 43% zu verzeichnen. Diese im internationalen Vergleich überdurchschnittlichen Erfolge sind nicht zuletzt auch auf Fortschritte in der Fahrzeugtechnik zurückzuführen, wobei die zunehmende Verbreitung von Systemen der Aktiven Sicherheit wie ABS, BAS, ESP einen entscheidenden Anteil hat. Nach der deutlichen Reduzierung von Fahrunfällen durch ESP-® stehen nun die Auffahrunfälle im Fokus der Sicherheitsentwicklung von Mercedes-Benz. Das Paket aus verbessertem rückwärtigen Signalbild (Adaptives Bremslicht) und Brems-Assistent (BAS) wurde kürzlich durch radarbasierte Bremsassistenz ergänzt (BAS PLUS und PRE-SAFE-®-Bremse). Der Beitrag geht auf Funktion und Wirksamkeit der einzelnen Systeme ein und gibt einen Ausblick in die nähere Zukunft.
The share of high-tensile steel in car bodies has increased over the last years. While occupant safety has generally benefited from this measure, there is a potential risk that, as a result, rescue time may increase considerably. In more than 60% of all car occupant fatalities a technical rescue has been necessary. These are in particular those cases where occupants die immediately at the accident scene. Therefore, in these cases "rescue time" is a very sensitive parameter. In addition to the general analysis of the need of technical rescue and the actual rescue time depending on model years, the injury pattern of occupants requiring technical rescue will be analysed to provide advice for rescue teams. Furthermore, a detailed analysis of rescue measures for the most popular car models depending on the safety cell design is given.
Neben der zunehmenden Bedeutung der aktiven Sicherheit bleiben Maßnahmen der passiven Sicherheit bei der Entwicklung moderner Kraftfahrzeuge unabdingbar. Die Weiterentwicklung von Maßnahmen zum passiven Fußgängerschutz war zunächst größtenteils durch Verbraucherschutztests wie zum Beispiel Euro NCAP oder JNCAP getrieben und ist nun auch durch gesetzliche Regelungen verpflichtend geworden. Im vorangegangenen Forschungsprojekt der BASt FE 82.229/2002 Schutz von Fußgängern beim Scheibenaufprall ist die Grundlage eines modularen Prüfverfahrens für den Kopfaufprall im Bereich der Windschutzscheibe, bestehend aus einem Versuchs- und einem Simulationsteil, erarbeitet worden. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein hybrides Testverfahren bestehend aus Versuch und Simulation ausgearbeitet, das den Bereich der Windschutzscheibe und dabei auch crashaktive Systeme wie Airbags berücksichtigt. Das Testverfahren kombiniert Komponentenversuche mit einem Simulationsteil, in dem Fahrzeug-Fußgänger-Simulationen und lmpaktorsimulationen durchgeführt werden. Zusätzliche Dummyversuche dienten zur Bewertung des Testverfahrens. Alle erarbeiteten virtuellen und realen Testmethoden wurden an einem Referenzfahrzeug (Opel Signum), welches repräsentativ für eine durchschnittliche Mittelklasselimousine steht, durchgeführt. Das Fahrzeug wurde mit einem Airbagsystem ausgerüstet und der Testprozedur mit und ohne diesem System vergleichend unterzogen. Innerhalb dieser Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass neue Testmethoden unter Ausnutzung von Simulationen und Komponententests es erlauben, realistischere Versuchsbedingungen unter Berücksichtigung von potenziellen Kopfaufprallpositionen und -zeiten zu definieren. Dabei können sehr gute Übereinstimmungen zwischen Fußgängersimulation und Dummyversuch erreicht werden. Die Randbedingungen für den Kopfaufprall und die Aufprallzeit wurden durch den Einsatz von Fußgängermodellen ermittelt. Weiterhin ermöglichen die Simulationen, zusätzliche Einflussdaten wie Vektoren mit den Kopfaufprallgeschwindigkeiten und -winkeln zu bestimmen.
In spite of today's highly sophisticated crash test procedures like the different NCAP programs running world-wide, bad real world crash performance of cars is still an issue. There are crash situations which are not sufficiently represented by actual test configurations. This is especially true for car to car, as well as for car to object impacts. The paper describes reasons for this bad performance. The reasons are in principal bad structural interaction between the car and its impact partners (geometric incompatibility), unadjusted front end stiffness (stiffness incompatibility) and collapse of passenger compartments. To show the efficiency of improving cars' structural behaviour in accidents with different impact partners an accident data analysis has been taken out by members of European Project VC-COMPAT. Accident data analysis has shown that in Germany between 15,000 and 20,000 of the now severely injured car occupants might get less injured and between 600 and 900 car occupant fatalities might be saved. Similar results arise for the UK.
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.
Insbesondere auf Landstraßen, das heißt außerorts ohne Bundesautobahnen, hat sich in den letzten Jahren ein deutlicher Rückgang bei den Unfällen mit Pkw gezeigt. Von 2001 bis 2005 ist die Zahl der bei Landstraßenunfällen Getöteten von 4.481 auf cirka 3.230 zurückgegangen. Als eine wesentliche Ursache für diese positive Entwicklung wird die stetige Verbesserung der aktiven und passiven Sicherheit von Fahrzeugen angesehen. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, inwieweit sich in der amtlichen Unfallstatistik Belege für diese Vermutung finden lassen. Ob die Wirkung straßeninfrastrukturseitiger Maßnahmen auf Landstraßenunfälle mit dem gewählten Ansatz analog nachweisbar ist, wurde ebenfalls betrachtet. Der Einfluss fahrzeugseitiger Maßnahmen auf das Unfallgeschehen wurde zum einen für drei Systeme der aktiven Fahrzeugsicherheit Fahrdynamikregelungen (ESP), Bremsassistenten (BAS) und Gasentladungsscheinwerfer (XENON) Ń ermittelt. Zum anderen wurden Verbesserungen der passiven Fahrzeugsicherheit, wie Airbags oder auch die Einführung von Vorschriften zum Beispiel für Frontal- und Seitenaufprall, als Gesamtpaket betrachtet. Darüber hinaus wurden Einflussmöglichkeiten verbesserter Straßeninfrastruktur beziehungsweise -ausstattung erörtert. Für die ausgewählten Sicherheitseinrichtungen wurden geeignete Teilmengen aus dem Unfallgeschehen ausgewählt, bei denen sich der Einfluss der Fahrzeugtechnik erwarten lässt. Diese wurden dann mit Unfallsituationen verglichen, in denen die Maßnahmen keine Wirkung zeigen sollten. Im Einzelnen konnten folgende Ergebnisse aus den Auswertungen des Unfallgeschehens abgeleitet werden: Die Zahl der Unfälle in ESP-relevanten Situationen ist bei neuen Fahrzeugen, in denen ESP zu einem hohen Anteil verbaut ist, deutlich und überproportional zurückgegangen. Hier ist zwischen den Jahren 2000 und 2005 ein Rückgang der Landstraßenunfälle mit Personenschaden und der schwerwiegenden Unfälle mit Sachschaden in Höhe von 28 % eingetreten. Der positive Effekt des ESP zeigt sich auch an der Zahl der schweren Personenschäden (Getötete und Schwerverletzte). Insgesamt ergibt sich für den Rückgang der schweren Personenschäden in ESP-relevanten Situationen auf Landstraßen unter Berücksichtigung der Unfälle älterer Pkw sowie der Unfälle in Vergleichssituationen ein Wert von 13 %. Das Unfallgeschehen in BAS-relevanten Situationen hat sich sowohl für Neufahrzeuge als auch für ältere Fahrzeuge gleichermaßen, aber überproportional verbessert (-31 % Unfälle für BAS-relevante Situationen gegenüber -20 % für nicht BAS-relevante). Ein Sicherheitsvorteil allein durch BAS lässt sich mit den vorliegenden Zahlen somit nicht eindeutig nachweisen. Dass auch ältere Fahrzeuge in der BAS-Situation einen starken Rückgang aufweisen, deutet darauf hin, dass es neben dem BAS weitere Faktoren gibt, die diese Situation positiv beeinflussen, die aber nicht identifiziert sind. Hier könnte ABS, das in der gleichen Situation wirkt wie BAS und auch noch bei älteren Fahrzeugen wachsende Ausstattungsquoten zeigt, eine Rolle spielen. Rückgänge in den Unfallzahlen fallen für Neufahrzeuge in den XENON-relevanten Situationen etwas stärker aus als bei älteren Pkw (-34 % gegenüber -28 %). Daraus lassen sich, vermutlich bedingt durch die geringen Änderungen der Ausstattungsquote, jedoch in dieser Untersuchung keine Sicherheitsvorteile durch Gasentladungslicht ableiten, da der Rückgang gleichermaßen auch in der Vergleichssituation auftritt. Gleichzeitig deutet die Unfallentwicklung in Abhängigkeit vom Fahrzeugalter jedoch darauf hin, dass auch in der XENON-Situation andere Maßnahmen, die zum Beispiel der passiven Fahrzeugsicherheit zuzuordnen sind, wirksam sein müssen. Die Rückgänge der Unfallschwere (Anzahl der Getöteten und Schwerverletzten je 100 Pkw-Fahrer bei Unfällen mit Personenschaden) in Unfällen mit entgegenkommenden Fahrzeugen (relevante Situation für die passive Sicherheit) sind bei Fahrern von Neufahrzeugen am größten (-42 % gegenüber -14 % bei älteren Fahrzeugen). Dies zeigt eindeutig die Wirkung verbesserter Systeme der passiven Fahrzeugsicherheit wie Airbags, Gurtstraffer und -kraftbegrenzer sowie optimierte Fahrzeugstruktur beziehungsweise Fahrgastzelle. Deutliche Rückgänge in der Unfallschwere bei den sonstigen Unfällen von Neufahrzeugen zeigen, dass sich die ständig weiterentwickelte passive Sicherheit auch in anderen Unfallkonstellationen, wie zum Beispiel seitlichen Kollisionen, bewährt. Im Straßeninfrastrukturbereich besteht das Problem, dass die wesentlichen Informationen für den hier gewählten Ansatz zur Ermittlung des Einflusses von Maßnahmen auf das Unfallgeschehen nicht verfügbar sind. Dafür müssten zum einen Daten über die Menge der umgesetzten Maßnahmen im Zeitverlauf vorliegen; zum anderen müsste es eine Vergleichsgruppe geben (Unfälle, die durch die Maßnahme nicht beeinflusst wurden). Maßnahmen und Nicht-Maßnahmen müssten dabei räumlich und/oder zeitlich abgrenzbar sein. Es zeigt sich, dass diese Daten für die meisten Maßnahmen im Infrastrukturbereich nicht vorliegen, sodass mit Hilfe der amtlichen Unfallstatistik keine Untersuchungen zur Wirksamkeit durchgeführt werden können. Hier sind demnach andere Untersuchungsansätze anzuwenden.
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.
Studien zeigen, dass vom Fahren mit Licht am Tag ein Verkehrssicherheitsgewinn erwartet wird. Daher wird in Deutschland seit Oktober 2005 empfohlen, dass alle mehrspurigen Kraftfahrzeuge am Tag mit eingeschaltetem Abblendlicht oder speziellen Tagfahrleuchten (nach ECE-R87) fahren sollen. Tagfahrleuchten für mehrspurige Kraftfahrzeuge sind speziell auf die Erkennbarkeit des Kraftfahrzeuges ausgelegt und haben eine andere Abstrahlcharakteristik als Abblendlicht. Bei einer vermehrten Verbreitung von Tagfahrleuchten bei mehrspurigen Kraftfahrzeugen ist nicht ausgeschlossen, dass Motorräder im Vergleich zur heutigen Situation schlechter erkennbar sein werden, da Motorräder derzeit nicht mit Tagfahrleuchten ausgerüstet werden dürfen. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Studie untersucht, inwieweit sich die Erkennbarkeit von Motorrädern gegenüber der derzeitigen Situation steigern lässt. Gleichzeitig sollte geklärt werden, ob Motorräder mit dem heutigen Signalbild am Tag (Abblendlicht) zukünftig schlechter erkennbar sein könnten. Folgende unterschiedliche Leuchtenkonfigurationen, die die Motorräder mit einem gesonderten oder angepassten Signalbild besser sichtbar und erkennbar machen sollen, wurden dafür an zwei verschiedenen Motorrädern montiert: Abblendlicht, Abblendlicht mit dauerhaft leuchtenden vorderen Fahrtrichtungsanzeigern, Tagfahrleuchten in Weiß, selective Yellow und Amber sowie weiße Tagfahrleuchten als Paar beziehungsweise mit größerer Lichtstärke. Im statischen Versuch wurden diese dann durch Probanden in verschiedenen realitätsnahen Verkehrssituationen vergleichend bewertet. Abschließend wurden Vorschläge für ein optimiertes vorderes Signalbild von Motorrädern und damit verbundene notwendige Vorschriftenänderungen erarbeitet. Die wichtigsten Ergebnisse für die Verbesserung des vorderen Signalbildes am Motorrad sind: • Eine Tagfahrleuchte nach ECE-R87 ist besser erkennbar als Abblendlicht. • Zwei Tagfahrleuchten sind besser erkennbar als eine Tagfahrleuchte. • Lichtstärkere Tagfahrleuchten sind auf größere Entfernung besser erkennbar als lichtschwächere Tagfahrleuchten, während Erkennbarkeitsunterschiede durch verschiedene Farben beziehungsweise Farbbereiche mit zunehmender Beobachtungsentfernung abnehmen. • Mehrspurige Fahrzeuge und ihre Beleuchtung hatten keinen Einfluss auf die Erkennbarkeitsbewertung der Motorräder. Als Konsequenz der Untersuchungsergebnisse zur Erkennbarkeit von Motorrädern sollte der Anbau von einer oder zwei Tagfahrleuchten nach ECER87 an Motorrädern erlaubt werden, um tagsüber mit eingeschalteten Tagfahrleuchten anstelle des Abblendlichts fahren zu können. Dadurch ist eine Verbesserung der Erkennbarkeit von Motorrädern am Tag möglich und zusätzlich kann der Energieverbrauch durch die Beleuchtung gemindert werden.