91 Fahrzeugkonstruktion
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Institut
- Abteilung Fahrzeugtechnik (150) (entfernen)
Neue Herausforderungen an die Unfallforschung durch Fahrerassistenz und automatisiertes Fahren
(2019)
Unfallrekonstruktion hat die Ableitung von Maßnahmen zur Minimierung der Unfallfolgen ermöglicht, vor allem durch Verbesserungen bei passiven Sicherheitseinrichtungen, aber auch durch die Verbesserung der Rettungskette, beispielsweise eCall. Heute können aktive Sicherheitssysteme die Unfallfolgen bereits vor der eigentlichen Kollision reduzieren oder durch Umfeldwahrnehmung und mittels Eingriff in die Fahrzeugsteuerung gegebenenfalls sogar vollständig verhindern. Funktionen, die aktiv in die Fahrzeugsteuerung eingreifen, lassen sich nach ihrer Wirkweise unterscheiden: zum einen handelt es sich um kontinuierlich automatisierende Funktionen, die meist länger aktiv bleiben (zum Beispiel ACC). Zum anderen um Funktionen, die in kritischen Fahrsituationen temporär in die Fahrzeugsteuerung eingreifen. Aufgezeigt wird, welche Konsequenzen und Risiken in Bezug auf diese Systeme sowie für bestimmte (zum Beispiel kritikale) Fahrsituationen anzunehmen sind. Zur Bewertung von aktiven Reglern, die in kritischen Fahrsituationen eingreifen, sind Unfalldaten nur noch eingeschränkt tauglich. Ähnliches gilt für die Bewertung von Ereignissen/ Zuständen im Rahmen kontinuierlicher Fahrzeugsteuerung, vor allem, wenn diese weiter vorausliegen. Wirkzusammenhänge automatisierter Fahrfunktionen müssen jedoch - gerade für den Mischverkehr mit konventionell gesteuerten Fahrzeugen - identifiziert werden. Dafür wird eine Szenariendatenbank mit relevanten Verkehrssituationen benötigt, in die Daten aus Naturalistic Driving Studies (NDS), aus Fahrversuchen oder Versuchen im Fahrsimulator eingehen können. Die zunehmende Durchdringung der Fahrzeugflotte mit kontinuierlich automatisierten Fahrfunktionen lässt eine Abnahme kritischer Fahrsituationen und eine Reduktion der Zahl der Verkehrsopfer erwarten. Allerdings verbleibt eine Restzahl an systemimmanenten Unfällen, die als unvermeidbar gelten müssen.
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.
The term test procedure refers to a method that describes how a system has to be tested to identify and assess specific behavior or properties by experiments. This also includes the specification of required tools, equipment, boundary conditions, and evaluation methods. Test procedures are an essential tool to check whether desired product properties are present, which of course also applies to the development of driver assistance systems. In addition to development and release testing that mainly is performed by the vehicle or system manufacturer, there are tests with the purpose of an independent product testing that are conducted by external test organizations. These tests are needed for vehicle type approval (for admission to a specific market), in the context of applying the standard for functional safety (in both cases mainly executed by technical services (being accredited as certification laboratory)) or for customer information purposes (by a test institute for consumer protection). The focus of this chapter is these "external" test methods. After a taxonomy of test procedures, the differences between legislation (type approval) and consumer testing are highlighted. Typical tests and the associated test setup, tools, and assessment criteria are discussed, and an outlook toward testing in the near and mid-future is given.
The term driver assistance systems in the chapter title shall be understood to include vehicle automation. This chapter starts with a homogeneous and consistent classification and nomenclature of all kinds of driver assistance systems known and under discussion today (including vehicle automation). It thereby builds upon familiar classification schemes by the German Federal Highway Research Institute (BASt) and the standardization body SAE international. Detailed evaluation of the German legal situation for driver assistance systems and vehicle automation is provided in the following Sect. 2. In Sect. 3, an overview is given on the legal system in the US to reveal aspects relevant for vehicle automation. This is intended as initial information for those not acquainted to the US legal system which has been the first to regulate automation in several federal states. Finally, in Sect. 4, the current rating scheme of the European New Car Assessment Programme (EuroNCAP) is presented in comparison to legal instruments. The model of a consumer protection based approach proves to be a flexible instrument with great advantages in promoting new technologies. Technical vehicle regulations on the other hand rule minimum requirements. Both approaches are needed to achieve maximum vehicle safety.
The "Autonomous driving on the roads of the future: Villa Ladenburg Project" by the Daimler und Benz-Stiftung looks at degrees of automation that will only become technically feasible in the distant future. The treatment of the legal questions in the present chapter therefore draws heavily on the description of the use cases, which begin to provide a concrete basis for evaluating individual issues. Uncertainties in predicting future technical developments can be expected and will have a commensurate impact on the assumptions and conclusions of this chapter. The resulting uncertainty is nevertheless unavoidable if one wants to press ahead with important interrelated issues. This chapter is therefore intended as a contribution to the debate on societal aspects of automated driving from a legal perspective and not as a legalistic evaluation of the subject. The consideration will largely focus on the situation within the context of current German law. The legal views expressed are those of the author and are based on nine years of experience in the field of driver assistance system research. In terms of the underlying conception presented here, the societal dimension of autonomous vehicles addressed in the present project goes well beyond the adjustments to the legal framework currently being called for in Germany. The following will examine the question of "societal acceptance" in the context of the legal questions raised by autonomous vehicles. This line of investigation is not immediately obvious and covers only a segment of the more thoroughgoing focus of the project.
Zu Beginn des Jahres 2016 macht der Anteil der Pkws mit alternativem Antrieb rund 2% des Pkw-Gesamtbestandes aus. Der Bestand an Pkw mit alternativem Antrieb stieg auf rund 712.000 Fahrzeuge im Jahr 2016 (ein Plus von etwa 11% gegenüber 2013). Um die zukünftige Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativem Antrieb in Deutschland beurteilen zu können, initiierte die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) schon im Jahr 2010 die Einrichtung einer langfristigen Beobachtung des Fahrzeugmarktes und des Unfallgeschehens von Fahrzeugen mit alternativen Antriebsarten mit dem Ziel, die tatsächliche Umsetzung des technologischen Fortschritts in marktgängige Produkte zu verfolgen, frühzeitig Kenntnis über die Bestandsentwicklung zu erhalten sowie mögliche Fehlentwicklungen " insbesondere mit Blick auf die Verkehrssicherheit " zu identifizieren. Vor allem die Betrachtung des letzten Punktes soll die Möglichkeit schaffen, Vorschläge für eine sinnvolle Steuerung der Entwicklung leisten zu können. Nachfolgend werden in Kapitel 2 die technischen Entwicklungslinien des Marktes für Fahrzeuge mit alternativem Antrieb dargestellt. In den Kapiteln 3 und 4 werden der Bestand sowie das Unfallgeschehen näher betrachtet.
Ziel des Projektes war es zu ermitteln, ob und wenn ja unter welchen Bedingungen Elektrokleinstfahrzeuge im Straßenverkehr sicher betrieben werden können, welche technischen Anforderungen dafür notwendig sind und welches Konfliktpotential zu anderen Verkehrsteilnehmern zu erwarten ist. Stehend gefahrene (d.h. Fahrzeuge ohne Sitz z.B. Tretroller mit Elektrounterstützung) und selbstbalancierende Elektrokleinstfahrzeuge (z.B. dem Segway ähnliche) konnten bis 2016 nach der Rahmenrichtlinie 2002/24/EG (Typgenehmigungsvorschrift für Krafträder/Kategorie L-Fahrzeuge), die nun außer Kraft ist, genehmigt werden. Die dort genannten Anforderungen wurden durch die Elektrokleinstfahrzeuge größtenteils nicht erfüllt. Seit 2016 gilt die neue Typgenehmigungs-Verordnung (EU) 168/2013 für Krafträder. Nach dieser Verordnung kann die Genehmigung solcher Elektrokleinstfahrzeuge national geregelt werden, da die Verordnung diese definitiv vom Anwendungsbereich ausschließt. Um bei diesen Fahrzeugen national über eine Genehmigungsfähigkeit entscheiden zu können, wird zum einen eine Einschätzung zur Verkehrssicherheit solcher Fahrzeuge benötigt. Zum anderen müssen aus fahrdynamischen Versuchen Erkenntnisse gewonnen werden, um diese Fahrzeuge klassifizieren zu können und um jeweils Anforderungen festlegen zu können. Die BASt hat im Rahmen dieses Forschungsprojektes Vorschläge für eine derartige Klassifizierung von bestimmten Elektrokleinstfahrzeugen und für die zu stellenden technischen Anforderungen an diese Fahrzeuge erarbeitet, um diese Fahrzeuge sicher im Straßenverkehr verwenden zu können. In dem Forschungsprojekt wurden Elektrokleinstfahrzeuge in vier Teilstudien untersucht: Betrachtungen zur aktiven und passiven Sicherheit, zum Nutzerverhalten und zur Risikobewertung sowie zur Verkehrsfläche. Dabei wurde aufgezeigt, dass es möglich ist, neue Kategorien mit bestimmten Mindestanforderungen zu bilden. Es wird empfohlen, diese Anforderungen einzuhalten, sollten Elektrokleinstfahrzeuge zukünftig im öffentlichen Verkehr betrieben werden können und dürfen. Seitens der aktiven Sicherheit wurden mithilfe von fahrdynamischen Versuchen und technischen Untersuchungen Anforderungen erarbeitet, die das verkehrssicherheitstechnische Risiko bestmöglich minimieren. Weiterhin wurden Empfehlungen in Bezug auf die passive Sicherheit von Elektrokleinstfahrzeugen ausgesprochen, die ein Sicherheitsniveau gewährleisteten, das ähnlich zu heutigen bestehenden Fahrzeugen ist. Das subjektive Fahrverhalten zeigte, dass Elektrokleinstfahrzeuge grundsätzlich sicher vom Fahrer kontrollierbar sind, solange bestimmte Systemgrenzen eingehalten werden. Hinsichtlich der Aspekte des Nutzerverhaltens wurden Schutzausrüstung und das Kräfteverhältnis zu anderen Verkehrsteilnehmern bewertet. In Abhängigkeit von den vorgeschlagenen Fahrzeugkategorien werden entsprechende Verkehrsflächen für die Benutzung empfohlen, basierend auf der im öffentlichen Verkehr analysierten subjektiven Sicherheit und basierend auf einer Analyse des Konfliktpotenzials gegenüber anderen Verkehrsteilnehmern. Aus allen Ergebnissen des Projektes wurden Empfehlungen für die Nutzung der Verkehrsflächen sowie Anforderungen an die (sicherheits-) technische Ausstattung für die neu vorgeschlagenen Elektrokleinstfahrzeuge- Kategorien abgeleitet, die jeweils an Anforderungen für die bereits existierenden Fahrzeugkategorien "Leichtmofa" bzw. "Mofa" angelehnt sind.
2011 beauftragte das damalige Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung die BASt mit der wissenschaftlichen Begleitung des bundesweiten Feldversuchs mit Lang-Lkw. Lang-Lkw dürfen mit bis zu 25,25 m zwar um 6,50 m länger als nach den geltenden Regelungen ausgeführt sein; ein höheres Gesamtgewicht als die auch heute schon geltenden 40 t bzw. 44 t im Vor- und Nachlauf zum kombinierten Verkehr ist bei Lang-Lkw hingegen nicht zulässig. Der Versuch startete mit Wirkung vom 01.01.2012 und war auf die Dauer von fünf Jahren ausgelegt. Er ist Bestandteil des Aktionsplans Güterverkehr und Logistik des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur. Die gesetzliche Grundlage zur Durchführung des Feldversuchs bildet die vom Bundesminister für Verkehr erlassene Verordnung über Ausnahmen von straßenverkehrsrechtlichen Vorschriften für Fahrzeuge und Fahrzeugkombinationen mit Überlänge, kurz LKWÜberlStVAusnV, vom 19.12.2011 sowie deren zugehörige Änderungs-Verordnungen. Eine der Vorgaben betraf zum Beispiel den auf ein geprüftes Streckennetz beschränkten Einsatz der Lang-Lkw, eine andere die Teilnahme an der wissenschaftlichen Begleitung. Der Zweck der wissenschaftlichen Begleitung bestand unter anderem in einer Versachlichung des Themas "Längere Lkw". Ausgehend von den Argumenten gegen längere und schwerere Lkw aus der Vergangenheit wurden auch gegen die im Feldversuch ausschließlich adressierte Vergrößerung der Länge von Interessenvertretern der Bahn, von Umweltverbänden, aber auch Automobilclubs Bedenken geäußert. Die Kritik betrifft prinzipiell und relativ pauschal folgende drei zentrale Punkte: - Die Verkehrssicherheit würde durch größere und/oder schwerere Lkw gefährdet. - Die Infrastruktur würde durch größere und/oder schwerere Lkw derart beansprucht, dass eine Ertüchtigung und/oder Instandsetzung die Allgemeinheit mit enormen Kosten belasten würde. - Durch die zu erwartende Effizienzsteigerung und damit einhergehenden Kostenvorteile im Straßengüterverkehr würden Transporte von der Schiene auf die Straße verlagert und/oder neue Verkehre auf der Straße induziert, sodass schließlich nicht weniger, sondern mehr Straßengüterverkehr stattfinden würde. Auch der Umstand, dass es sich beim Lang-Lkw um ausschließlich längere, nicht aber schwerere Lkw handelt, hat keine grundlegende Veränderung in der Diskussion gebracht. Ziel der Konzeption der wissenschaftlichen Begleitung war es, alle in der Öffentlichkeit diskutierten Hoffnungen in und Bedenken gegen den Einsatz von Lang-Lkw umfassend zu berücksichtigen. Aufbauend auf einer internationalen Literaturstudie und unter Berücksichtigung der rechtlichen Rahmenbedingungen sowie öffentlichen Diskussion wurden diejenigen Aspekte ermittelt und aufgelistet, die als mögliche Chancen und Risiken für einen Einsatz von Lang-Lkw in den verschiedenen Quellen benannt wurden. Diese Liste wurde im Rahmen eines Expertenkolloquiums im Mai 2011 diskutiert und weiterentwickelt. Zur Beantwortung der identifizierten Fragestellungen wurden mehrere Forschungsprojekte initiiert und im Feldversuchs zum Teil von der BASt selbst, überwiegend jedoch von externen Forschungsinstituten bearbeitet. Der zum Ende des Feldversuchs vorgelegte Abschlussbericht der BASt enthält neben den für die Konzeption der Gesamtuntersuchung erforderlichen rechtlichen Grundlagen und vorliegenden Erkenntnissen aus der Literatur die Zusammenfassungen der verschiedenen Forschungsprojekte aus allen Untersuchungsphasen der wissenschaftlichen Begleitung. Zusammenfassend ist zu konstatieren, dass sich bedeutende Probleme im Feldversuch nicht gezeigt haben. Gemessen an der Vielzahl betrachteter Fragestellungen ist die Anzahl der identifizierten potenziellen Herausforderungen gering. Zudem können die identifizierten Herausforderungen bei der derzeit vorhandenen Anzahl an im Feldversuch beteiligten Lang-Lkw und auch noch unter der Annahme von deutlich höheren als im Rahmen der Untersuchungen zu den Verkehrsnachfragewirkungen prognostizierten Anteilen von Lang-Lkw am Güterverkehrsaufkommen als hinnehmbar oder beherrschbar eingestuft werden. Es kann zudem festgehalten werden, dass der Einsatz des Lang-Lkw eine positive Verkehrsnachfragewirkung bezüglich einer Reduktion von gefahrenen Lkw-Kilometern und dementsprechend auch eine Reduktion von Klimagasen und Luftschadstoffen im Versuch gezeigt hat und zukünftig haben kann. Es zeigte sich bislang, dass Verlagerungseffekte von der Bahn beziehungsweise vom Binnenschiff auf den Lang-Lkw vor allem aufgrund der bestehenden Gewichts-, aber auch der tatsächlichen beziehungsweise im Modell angenommenen Streckenbeschränkungen sehr gering und damit vernachlässigbar sind. Wenngleich deutlich wird, dass der Lang-Lkw nur eine mögliche Teillösung zur Eindämmung des Güterverkehrswachstums und den damit einhergehenden Umweltwirkungen darstellt, ist der Einsatz aus betriebswirtschaftlicher und verkehrsnachfrageseitiger Sicht in bestimmten Bereichen und Einsatzfeldern sinnvoll.
Automatische Lenkfunktionen sind abgesehen von korrigierenden Lenkeingriffen entsprechend der UN-Regelung Nr. 79 bisher nur in einem Geschwindigkeitsbereich bis 10 km/h erlaubt. Die Weiterentwicklung der Technik im Bereich der Fahrerassistenzsysteme und der Automatisierung der Fahraufgabe wuerden es jedoch technisch erlauben, automatische Lenkfunktionen auch bei höheren Geschwindigkeiten einzusetzen. Neben einem Zugewinn an Komfort wird von diesen Systemen auch ein Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit erwartet. Dieses Verkehrssicherheitspotenzial wird man jedoch nur ausschöpfen können, wenn die automatisierten Lenksysteme entsprechend gestaltet sind. Insbesondere sollten mögliche Risiken auf Grund automatischen Lenkens minimiert sein. Aus diesen Gründen laufen derzeit Arbeiten auf UNECE-Ebene, die Regelung Nr. 79 über einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Fahrzeuge hinsichtlich der Lenkanlage in Bezug auf automatische Lenkfunktionen (ACSF = Automatically Commanded Steering Functions) zu überarbeiten, um diese unter bestimmten Bedingungen auch bei höheren Geschwindigkeiten genehmigen zu können. Der vorliegende Beitrag reflektiert diese Arbeiten und stellt die Entwicklung der technischen Anforderungen an automatisches Lenken und der für die fahrzeugtechnischen Vorschriften vorgesehenen Testprozeduren dar.
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.