91 Fahrzeugkonstruktion
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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.
Dieser Schlussbericht bezieht sich sehr eng auf den Vorgängerbericht gleichen Titels. Der damalige Fragebogen wurde im Kern beibehalten, jedoch an die geänderte Frageweise angepasst und um einige vertiefende Zusatzfragen ergänzt. Die damalige Fahrprobe wurde jetzt weggelassen. Die theoretischen psychologischen Fragen zum Lang-Lkw wurden im Vorgängerbericht ausführlich diskutiert und wurden deshalb hier nicht wiederaufgenommen. Der entscheidende Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Erhebungsphase besteht darin, dass jetzt ein Zwei-Gruppen-Versuchsplan mit Fahrern von Lang-Lkw und von herkömmlichen Lkw gewählt wurde. Darüber hinaus wurde die Datenbasis mit der Untersuchung von 100 Lang-Lkw- und 102 Lkw-Fahrern wesentlich vergrössert. Von den Lang-Lkw-Fahrern hatten n = 24 schon an der Vorgängeruntersuchung teilgenommen, sodass bei ihnen ein Nachher-Vorher-Vergleich mit abhängigen Daten möglich war. Die damit gegebenen Auswertungsmöglichkeiten haben das Bild über die Psychologie des Lang-Lkw wesentlich erweitert und vertieft. Die Vorteile des Lang-Lkw treten jetzt deutlicher hervor. Die drei Fragenblöcke "Fahreigenschaften/Fahrmanöver", "22 Fahrsituationen" und "Semantisches Differential Fahrerleben" zeigten eine klar "gute" bis "sehr gute" absolute Beurteilung des Lang-Lkw. Die Lkw-Fahrer zeigten vergleichbare Profile, jedoch signifikant um etwa einen viertel bis einen halben Punkt in Richtung "nicht gut" verschoben. Das steht im Gegensatz zu der leichten Verschlechterung des Lang-Lkw gegenüber dem Lkw in den Vergleichsurteilen der Vorgängerstudie. Bei den Vergleichsurteilen sollten jetzt beide Fahrergruppen beide Fahrzeugtypen mental miteinander vergleichen. Die Lang-Lkw-Fahrer zeigten praktisch die gleichen Profile wie früher, allerdings wieder ohne die genannte leichte Verschlechterung. Das spricht für die Stabilität der gemessenen Merkmale und ihre Konstanz über die Zeit. Die Lkw-Fahrer gaben im Schnitt einen halben Punkt in Richtung "schlechter" verschobene Profile an. Man gibt also für den Lang-Lkw ein wesentlich besseres Vergleichsurteil ab, wenn man ihn fährt, als wenn man ihn nicht fährt. Die Verbesserung zeigt sich sogar schon, wenn man sich nur mit ihm beschäftigt. Der Vergleich zwischen beiden Zeitpunkten brachte bei den drei Fragenblöcken für die 24 Personen, die zweimal teilgenommen haben, praktisch identische Profile. Die herausragenden positiven Bewertungsspitzen "Kurvenfahren" und "Kreisverkehr" zeigten sich jedoch bei der zweiten Teilnahme nicht mehr. Auch über alle Teilnehmer der neuen Untersuchung ließ sich keine Auswirkung der Dauer und Intensität der Lkw-Nutzung auf die Beurteilungen zeigen. Über diese Untersuchungsteile hinaus wurde eine Fülle von Details erfragt, deren bloße Aufzählung schon über die Länge dieser Kurzfassung hinausgehen würde. Die größten Herausforderungen wurden beim Parken und Rasten sowie bei Fahrstreifen-Verengungen und -Verschränkungen gesehen, und zwar wiederum von den Lang-Lkw-Fahrern in deutlich geringerem Ausmaß als von den Lkw-Fahrern. Sie erscheinen u. a. durch Baumaßnahmen oder Ummarkierungen behebbar. Andere Herausforderungen werden bei Stau und Straßensperrungen sowie den Einschränkungen für das Überholen gesehen. Für erhöhten Stress auf dem Arbeitsplatz Lang-Lkw finden sich auch jetzt wieder kaum Hinweise. Er wird von den Lang-Lkw-Fahrern als deutlich geringer beurteilt als von den Lkw-Fahrern. Eine Erhöhung der Unfallgefahr für einzelne Gruppen anderer Verkehrsteilnehmer durch die Einführung des Lang-Lkw sehen die Lang-Lkw-Fahrer nicht. Anders die Lkw-Fahrer: das Profil ist bei ihnen um durchschnittlich einen halben Punkt in Richtung "deutlich höher" verschoben. Die Einweisung in den Lang-Lkw dauerte im Durch-schnitt 6 Stunden und wurde von der Hälfte der Fahrer als "sehr hilfreich" empfunden. Verbesserungsvorschläge gehen überwiegend in Richtung "mehr praktisches Üben". Zusammengefasst ist die Sicht- und Erlebnisweise der Lang-Lkw-Fahrer in dieser Folgeuntersuchung klarer, prägnanter und positiver geworden. In der Schlussfrage antworteten 100 % von ihnen zustimmend auf die Frage "Sollte der Lang-Lkw nach der Testphase generell zugelassen werden?", 84 % "Ja, mit weniger Einschränkungen", 16 % "Ja, mit Einschränkungen wie bisher".
Aufgrund der Wichtigkeit individueller Mobilität nutzen viele Menschen heutzutage ein Auto zur Fortbewegung. Hierbei scheint es normal zu sein, neben dem Fahren zusätzliche, nicht fahrbezogene Aktivitäten auszuüben. Obwohl die Fahrzeugführung an sich bereits anspruchsvoll ist und die menschlichen Kognitionsressourcen begrenzt sind, geschehen relativ selten schwere Unfälle. Empirische Studien des fahrergesteuerten Fahrens deuten darauf hin, dass Fahrer Strategien besitzen, die es ihnen ermöglichen, auch im Mehrfachaufgabenkontext eine sichere Fahrleistung zu garantieren: Sie scheinen einen Fahrleistungszielwert zu besitzen, den sie im kontinuierlichen Abgleich mit der aktuellen Fahrleistung versuchen zu erreichen. Darüber hinaus scheinen Fahrer die Bearbeitung nicht fahrbezogener Aufgaben zu reduzieren, sobald sie sich einer kritischen Fahrsituation nähern. In den vergangenen Jahren machte die Entwicklung automatisierter Fahrfunktionen deutliche Fortschritte. Dies führte zu tiefgreifenden Veränderungen der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion, da Fahrer im Normalverkehr des automatisierten Fahrens (SAE Level 3) nicht mehr die Verantwortung für die Fahrzeugführung tragen und es ihnen freisteht, sich mit nicht fahrbezogenen Aufgaben zu beschäftigen. Hiervon ausgehend stellt sich die Frage, ob und wenn ja, welche Rolle die Fahrerstrategien im Kontext des automatisierten Fahrens spielen. Das aktuelle Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit dieser Thematik: Basierend auf der Idee eines Fahrleistungszielwerts wurden Grenzwerte akzeptierter Fahrleistungsbereiche in Abhängigkeit verschiedener Personen- und Situationsfaktoren bestimmt. Des Weiteren wurde untersucht, inwiefern Fahrern ihre Strategien auch in Übernahmesituationen des automatisierten Fahrens in Abhängigkeit verschiedener Systemkonfigurationen zur Verfügung stehen. Abschließend wurden die Erkenntnisse dieser beiden Schritte zur Ableitung von Gestaltungsempfehlungen für zukünftige automatisierte Systeme genutzt.
Im Rahmen des weltweiten ESV-Programmes (Enhanced Safety of Vehicles) werden seit mehreren Jahren internationale Forschungsbemühungen unternommen (International Harmonized Research Activities, IHRA), um im Vorfeld der Gesetzgebung die wissenschaftlichen Grundlagen gemeinsam zu erarbeiten. Ziel der IHRA-Arbeiten ist es, auf der Grundlage dieser Forschungsergebnisse die Harmonisierung der Vorschriften zu erleichtern. Eine besondere Aktivität bezieht sich auf Intelligent Transportation Systems (ITS). Im vorliegenden Beitrag wird die Aufgabe dieser IHRA-ITS-Arbeiten geschildert, sowie der derzeitige Stand der Forschungsbemühungen beschrieben. Es zeigt sich, dass die beschriebene Sicherheitsbewertung eine Fülle von Fragestellungen aufwirft und weitere Forschungsanstrengungen erfordert. Die zukünftigen Bemühungen sind darauf gerichtet, in internationaler Zusammenarbeit und Arbeitsteilung die als besonders wichtig erkannten Themen zur Bewertung der fahrzeugseitigen Fahrerassistenzsysteme zu bearbeiten.
Für eine quantitativ exakte Beschreibung der mit der Gefahrgutbeförderung verbundenen Risiken fehlen sowohl statistische Voraussetzungen als auch eine wissenschaftlich begründete Risikoanalyse. Eine Risikoanalyse der Gefahrgutbeförderung soll zweckmäßigerweise auf Transportketten und nicht auf den direkten Vergleich von Verkehrsträgern abstellen. Zentrale Kategorie zur Definition des Risikos sollte dabei der Unfall sein. Zusammen mit der Transportleistung sollte er das Risiko als Wahrscheinlichkeitsaussage beschreiben. Mit in die Risikobestimmung einzubeziehen ist die Unfallschwere. Im Rahmen des Beitrages schlägt eine Projektgruppe eine dreistufig angelegte Risikoanalyse vor. Die Bausteine dieser Risikoanalyse bestehen aus 1. einer mathematisch-statistischen Risikoanalyse, 2. einer Schwachstellenanalyse und 3. einem Systemmodell zur ständigen Analyse des Gefahrgutbeförderungsrisikos. Dazu werden in dem Forschungsbericht grundsätzliche Überlegungen zur Risikobewertung angestellt, auf das Regelwerk des Gefahrguttransportes eingegangen, Ausbildung, Training und Überprüfung der Fahrzeugführer behandelt sowie auf das Gefahrgut und die Gefahrgutumschließung eingegangen. Ferner befasst sich der Bericht mit der Fahrzeugtechnik, der Verkehrsinfrastruktur, Informationssystemen und der Sicherheit im Gefahrguttransport in den neuen Bundesländern. Zum Schluss werden Forschungsempfehlungen bezüglich der Sicherheit in der Gefahrgutbeförderung formuliert.
Das wesentliche Ziel des Projekts war es, Kennwerte des Reaktionsverhaltens in sicherheitskritischen Situationen zu erheben. Weiter sollten Rahmenbedingungen für eine standardisierte Erhebung dieses Reaktionsverhaltens erarbeitet werden. Dies kann vor allem als Basis für die Auslegung und Untersuchung der Wirkung von Fahrerassistenzsystemen genutzt werden. Zu diesem Zweck wurden drei Untersuchungen in einem statischen Fahrsimulator durchgeführt, die sich vom Kontext (Stadt: 50 km/h, Landstraße: 100 km/h, Autobahn: 130 km/h) unterschieden. Zur Validierung fand ein vergleichbarer Realversuch im Stadtbereich statt. Dabei wurde jeweils der Einfluss der Umgebung, der Erwartung und von kognitiver Ablenkung auf die Art der Reaktion (Lenken, Bremsen, kombinierte Reaktionen) und die Reaktionszeiten untersucht. An der Untersuchung nahmen insgesamt 131 Fahrer im mittleren Altersbereich zwischen 20 und 40 Jahren teil wobei etwa die Hälfte weiblich war. In den kritischen Situationen tauchte entweder ein Fußgänger oder stehendes Fahrzeug plötzlich vor dem eigenen Fahrzeug auf oder ein Führungsfahrzeug bremste unerwartet stark. Beim Vergleich von Realfahrt und Simulator zeigte sich eine hohe Validität der Simulatorergebnisse. Die Wahl des Fahrmanövers hing maßgeblich von der zur Verfügung stehenden Zeit und dem Ausweichraum ab. Bremsreaktionszeiten lagen zwischen 1.0 (Stadt) und 1.1 (Autobahn) Sekunden, Lenkreaktionszeiten zwischen 0.7 (Stadt) und 1.3 (Autobahn) Sekunden. Bei der Folgefahrt verlängerte sich die Reaktionszeit um etwa 0.2-0.3 Sekunden. Ein Einfluss der kognitiven Ablenkung war nicht nachzuweisen. Dagegen fanden sich deutliche Lerneffekte, was zu einer Verkürzung der Reaktionen um 0.2-0.4 Sekunden führte. Aus den Ergebnissen lässt sich ein Set von 9 Situationen definieren, mit denen man unterschiedliche Arten von Reaktionen und die durch die situativen Bedingungen beeinflussten Reaktionszeiten untersuchen kann.
Die Autoren berichten über den Auftaktworkshop "Empfehlung der Europäischen Kommission über On-board-Informations- und -Kommunikationssysteme: Europäischer Grundsatzkatalog zur Mensch-Maschine-Schnittstelle", der am 7.9.2000 in der Bundesanstalt für Straßenwesen stattfand. Die zuständigen Stellen (wie zum Beispiel die Fahrzeug- und Zulieferindustrie) wurden dazu angehalten, die Empfehlungen zu beachten sowie der BASt über Erfahrungen zu berichten. Dazu wurde mit den Teilnehmern ein erster Gedankenaustausch geführt und das gemeinsame Vorgehen abgestimmt.
Die Gestaltung der Interaktion zwischen den elektronischen "Infotainment"-Systemen im Auto und dem Fahrer gewinnt zunehmend an Bedeutung für die Verkehrssicherheit. Dem positiven Nutzen, den die Systeme hinsichtlich Fahrerunterstützung und Fahrkomfort aufweisen, stehen möglicherweise negative Auswirkungen auf die Fahrsicherheit gegenüber, wenn Ablenkung und Überlastung des Fahrers auftreten. Diesem Problemfeld widmete sich das EU-Projekt "Communication Multimedia Unit Inside Car" (COMMUNICAR), das im Juni 2003 abgeschlossen wurde. Hauptziel des Projekts waren die Entwicklung und Evaluierung eines Systems, das den Fahrer bei der Bewältigung der eingehenden Informationen unterstützt und eine zentrale Bedienmöglichkeit aufweist. Das COMMUNICAR-System enthält folgende wesentliche Elemente: Verschiedene Funktionen zu Telematikdiensten, Unterhaltung und zur digitalen Darstellung der traditionellen Informationen; eine als Informationsmanager (IM) bezeichnete regelbasierte Filterlogik sowie eine multimediale integrierte Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) zur zentralen Bedienung und Informationsausgabe. In der ersten Phase der Entwicklung wurden die Nutzeranforderungen analysiert, die Funktionen definiert und die Ein-/Ausgabemodalitäten festgelegt. In der zweiten Phase wurden virtuelle Prototypen zur Gestaltung der MMS erarbeitet und diese in den anschließenden Nutzertest im Labor bewertet und ausgewählt. Die dritte Phase diente der Systementwicklung, bei der es vor allem um die Filterlogik des IM ging. Das System wurde zunächst im Fahrsimulator, anschließend unter Feldbedingungen getestet. Die Ergebnisse, die in den wesentlichen Einzelheiten berichtet werden, zeigten insgesamt ein positives Bild sowohl hinsichtlich der subjektiven Akzeptanzbewertung als auch hinsichtlich des Fahrverhaltens.
Die Studie befasst sich mit den psychologischen Aspekten des Betriebs derjenigen Lang-Lkws, die für den Feldversuch der Bundesregierung bis Januar 2013 angemeldet waren (19 Unternehmen mit 33 Fahrzeugen und etwa 60 Fahrern). Die Untersuchung sollte sich möglichst reibungslos in den regulären Geschäftsbetrieb der beteiligten Speditionen einfügen. Insgesamt wurden 38 Fahrer interviewt und 35 von Ihnen auf einer anschließenden Fahrt begleitet. Interview und begleitete Fahrt dauerten jeweils durchschnittlich eine Stunde. Die Untersuchung fand zwischen dem 15. Dezember 2012 und dem 07. Januar 2013 statt. Die meisten Interviewfragen baten die Fahrer, das Fahren mit dem Lang-Lkw mit dem eines Normal-Lkws zu vergleichen. Bei vielen Verkehrssituationen wurde eine leichte Erschwerung mit dem Durchschnitt von 3,1 auf der Skala von 1,0 (Deutlich besser) bis 5,0 (Deutlich schlechter) mit dem Mittelpunkt 3,0 angegeben. Diese marginale Erschwernis wurde selten als Problem, sondern meist nur als gewöhnungsbedürftige Neuerung angesehen. Deutliche Verbesserungen ergaben sich " überraschenderweise " bei Kreisverkehr und Kurvenfahren, Erschwernisse beim Fahren innerorts und bei Betriebsaufgaben, die nicht zum Fahren im engeren Sinn gehören, wie Be- und Entladen, Aufsuchen von Pannenbuchten sowie Parken/Übernachten auf dem Rastplatz. Probleme wurden gesehen, wenn Pkws den Lang-Lkw auf den verengten Fahrstreifen oder Verschwenkungen an Autobahnarbeitsstellen überholen. Das oft bemühte Thema Stress am Arbeitsplatz Lang-Lkw wurde an mehreren Stellen im Interview und bei der Fahrbeobachtung angesprochen. Es fanden sich keinerlei Hinweise auf einen hohen oder gegenüber dem Fahren eines Normal-Lkw erhöhten Stress. Bei der Fahrbeobachtung erwies sich die Fahrsicherheit der Lang-Lkw-Fahrer als hoch. Fahrfehler oder Regelverstöße waren leicht und selten. Ein methodisch gesicherter Vergleich mit den entsprechenden Häufigkeiten beim Normal-Lkw war allerdings nicht möglich, wenn auch Hinweise auf eine Erhöhung fehlten. Die Reaktionen anderer Verkehrsteilnehmer, vor allem von Lkw- und Pkw-Fahrern, wurden von den Lang-Lkw-Fahrern überwiegend als freundlich und positiv berichtet. Alle Fahrer wünschten sich die dauerhafte Zulassung des Lang-Lkw. Wegen des hohen technischen Standes der Fahrwerke, der Bremsen und der Fahrerassistenzsysteme und des hohen Sicherheitsstandards der Fahrer ist aus psychologischer Sicht keine Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit durch die Teilnahme von Lang-Lkws erkennbar.
Die Autoren berichten über den Auftaktworkshop "Empfehlung der Europäischen Kommission über On-board-Informations- und -Kommunikationssysteme: Europäischer Grundsatzkatalog zur Mensch-Maschine-Schnittstelle", der am 7.9.2000 in der Bundesanstalt für Straßenwesen stattfand. Die zuständigen Stellen (wie zum Beispiel die Fahrzeug- und Zulieferindustrie) wurden dazu angehalten, die Empfehlungen zu beachten sowie der BASt über Erfahrungen zu berichten. Dazu wurde mit den Teilnehmern ein erster Gedankenaustausch geführt und das gemeinsame Vorgehen abgestimmt.