91 Fahrzeugkonstruktion
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Abbiegeunfälle mit Kollisionen zwischen rechtsabbiegenden Güterkraftfahrzeugen und Fahrrädern haben in der Regel schwerwiegende Folgen für den ungeschützten Verkehrsteilnehmer. In der Vergangenheit wurde durch eine steigende Anzahl von Spiegeln das individuelle Sichtfeld des Lkw-Fahrers vergrößert und die Sicherheit für ungeschützte Verkehrsteilnehmer durch den Seitenunterfahrschutz verbessert. Da Abbiegeunfälle trotz der Vielzahl an Spiegeln auch heute noch geschehen, gleichzeitig aber Fahrerassistenzsysteme Einzug in viele Fahrzeugklassen gehalten haben, liegt es nahe, derartige Systeme für die Verhinderung von Abbiegeunfällen zu nutzen. Um entsprechende Systementwicklungen fördern zu können oder aber auch Systeme vorschreiben zu können, sind Anforderungen und passende Testmethoden für Abbiegeassistenzsysteme erforderlich. Ziel der BASt war es, solche Anforderungen und ein mögliches Testverfahren hierfür zu entwickeln. Ausgehend von Analysen des Unfallgeschehens wurden charakteristische Parameter und Begleitumstände von Unfällen zwischen Fahrrädern und rechtsabbiegenden Lkw identifiziert. Aus fahrdynamischen Überlegungen folgt bei den gegebenen Parametern, dass nur eine frühe, aber niederschwellige Fahrerinformation eine wirkungsvolle Assistenzfunktion zur Verhinderung der Unfälle sein kann. Für automatische Bremsungen gibt es bisher noch zu wenig Erfahrungen im Feld, und klassische, hochschwellige, aber sehr spät erfolgende Warnsignale würden durch die dann noch verstreichende Reaktionszeit keine rechtzeitige Bremsung des Lkw-Fahrers mehr hervorrufen. Basierend auf dem identifizierten Parameterraum, der zum komfortablen Anhalten erforderlichen Zeit und einem geeigneten Kinematikmodell lassen sich die räumlichen Bereiche um den Lkw definieren, in dem eine Umfelderkennung den Fahrradfahrer detektieren können muss, damit das Informationssignal durch das Assistenzsystem an den Lkw-Fahrer rechtzeitig ausgegeben wird. Aktuell wird davon ausgegangen, dass ein Abbiegeassistenzsystem, das die hier beschriebenen Prüfungen besteht, einen sehr positiven Einfluss auf das Unfallgeschehen zwischen rechtsabbiegenden Lkw und Fahrrädern haben wird.
Fahrerassistenzsystemen mit Umfeldwahrnehmung wird ein hohes Potenzial zur Unfallvermeidung zugeschrieben, wenn diese umfassender und intensiver in die Fahrdynamik von Fahrzeugen eingreifen und weiter vernetzt werden. Diese erweiterten Eingriffsmöglichkeiten erzeugen auch neue Risiken, welche vor der Genehmigung und Zulassung für den öffentlichen Straßenverkehr abgesichert werden müssen. Neuartig ist bei diesen Systemen, dass sie nur über eine Situationsrepräsentation die unfallvermeidenden Handlungen ableiten können. Somit kommt zum Risiko des Versagens von Systemkomponenten, das bereits durch die ISO 26262-Norm zur funktionalen Sicherheit adressiert ist, das Risiko aufgrund einer falschen Interpretation auftretenden, nicht situationsgemaessen Auslösung, z. B. durch Situationskonstellationen, die bei der Entwicklung nicht berücksichtigt wurden und daher in den Funktionsspezifikationen nicht enthalten sind. Um die Anforderungen an Absicherungsmethoden für diese Assistenzsysteme zu identifizieren, werden diese zusammengestellt und der Absicherungsaufwand mit bestehenden Methoden, bspw. aufbauend auf den Anforderungen der ISO 26262, bestimmt. Die Analyse zeigt, dass bisherige Ansätze sowohl hinsichtlich der objektiven Nachweisbarkeit der Vollständigkeit der theoretisch möglichen Situationen Lücken aufweisen als auch hinsichtlich des Umfangs der notwendigen Spezifikationen und deren Prüfung in Versuchen. Aufgrund des daher zu erwartenden Aufwands für den Nachweis eines sicheren Verhaltens der Systeme sind eine Priorisierung von Fahrsituationen und die Gewährleistung einer hohen Übertragbarkeit von Bewertungsergebnissen notwendig. Um die Vollständigkeitsproblematik zu adressieren, wird ein Ansatz vorgestellt, der eine objektive Bewertung und den Vergleich von Fahrsituationen ermöglicht. Abschließend werden die Erkenntnisse zusammengefasst und notwendige weitere Schritte für die Schaffung einer einheitlichen Absicherungsstrategie für Fahrerassistenzsysteme abgeleitet.
Aktive Systeme der passiven Fahrzeugsicherheit zum Fußgängerschutz, sogenannte crash-aktive Fußgängerschutzsysteme, werden seit 2005 zur Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen (siehe Verordnung (EG) Nr. 78/2009 und 631/2009) in Serienfahrzeugen eingesetzt. Diese crash-aktiven Fußgängerschutzsysteme stellen im Gegensatz zu den rein passiven Systemen nur eine instationäre Lösung dar. Da die innerhalb der gesetzlichen Anforderungen definierten Testverfahren zur Bewertung stationärer Systeme entwickelt wurden, können derzeit mögliche Risiken instationärer Systeme nicht berücksichtigt werden. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll ein Bewertungsverfahren für diese crash-aktiven Fußgängerschutzsysteme entwickelt werden, welches das reale Potential dieser Systeme möglichst gut wiedergibt. Basis hierfür soll eine umfangreiche Untersuchung zusätzlicher Risiken bilden. Die hier untersuchten instationären Schutzmaßnahmen werden nur im Falle eines Fahrzeuganpralls gegen Fußgänger aktiviert, der daher zuverlässig erkannt werden muss. Für die hierfür eingesetzten, kontaktbasierten Sensorsysteme stellen Fußgänger mit geringen Lasteinträgen in die Fahrzeugfront eine große Herausforderung dar. Die Lasteinträge hängen von zahlreichen Faktoren, wie bspw. der Höhe der entsprechenden Krafteinleitungspfade sowie der Größe und dem Gewichts des Fußgängers, ab. Mit Hilfe von umfangreichen Anprallversuchen und -simulationen wird gezeigt, dass die bisher eingesetzten Prüfkörper nur zum Teil für die Erfüllung dieser Anforderungen geeignet sind. Für ein geeignetes Prüfverfahren müssen daher neue Prüfkörper entwickelt werden. Durch die Aktivierung der Schutzmaßnahme soll bei den crash-aktiven Systemen vor allem das Verletzungsrisiko beim Kopfanprall verringert werden. Hierfür wird häufig die hintere Motorhaubenkante angehoben, um zusätzlichen Deformationsfreiraum zur Verfügung zu stellen. Die Haubenanhebung kann jedoch auch in zusätzlichen Verletzungsrisiken resultieren, bspw. durch die exponierte hintere Haubenkante oder die Verringerung des Deformationsfreiraums in Folge des Oberkörperanpralls. Ein Ersatzprüfverfahren zur Bewertung der Haubendeformation mit Hilfe des Hüftimpaktors wird vorgestellt. Ein hybrides Testverfahren bestehend aus Simulation und Versuch eignet sich für eine objektive Bewertung dieser Systeme, wobei die entsprechenden Versuchsparameter mit Hilfe der vorherigen Simulation bestimmt werden können.
Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines numerischen Modells des menschlichen knöchernen Thorax, das insbesondere altersabhängige geometrische Faktoren berücksichtigt. Dieses Modell soll sowohl die männliche als auch die weibliche Population der über 64-Jährigen repräsentieren und eine an diese Altersgruppe angepasste Verletzungssimulation ermöglichen. Die vorliegende Studie identifiziert zunächst an Hand eines Kollektivs aus 126 postmortem und 40 klinischen computertomografischen Schnittbildaufnahmen eine ganze Reihe geometrischer Parameter, die sich mit dem Alter verändern. Zu den untersuchten Parametern gehören sowohl Winkel der Rippen im Raum und innerhalb des Rippenbogens, eine detaillierte Erfassung von Parametern der einzelnen Rippe (Querschnittsfläche, Krümmung, Longitudinale Verdrillung), Parameter der Wirbelsäule als Ganzes (Skoliose, Kyphose, Rotation) und einzelner Wirbel sowie des Brustbeins. Weiterhin wurden die Grundmasse des ganzen Thorax (Thoraxtiefe, Thoraxbreite) untersucht. Die hier gefundenen Altersabhängigkeiten dienten als Eingabeparameter zur Erstellung von insgesamt neun aus dem Menschmodell THUMS 3 gemorphter alter und junger Finite-Elemente Thoraxmodelle. Implementiert wurden hierbei sowohl Durchschnittsmaße als auch extreme Maße. Die Ergebnisse zeigen mehrere sich im Alter signifikant verändernde Parameter. Als wichtigste unter ihnen sind eine Zunahme der Thoraxtiefe und Thoraxbreite im Alter, die signifikante Veränderung einiger Rippenwinkel im Raum sowie der Krümmung der sechsten und siebten Rippe zu nennen. Zudem wird die Wirbelsäulenform kyphotischer und das Sternum am Übergang zwischen Manubrium und Corpus sternii gewinkelter. Die Menschmodelle THUMS 3, THUMS 4 und HUMOS 2 sind weder als typisch alt, noch typisch jung einzuordnen, dies unterscheidet sich teils von Parameter zu Parameter. Die auf Basis der Geometrie-Inputdaten durchgeführten Finite-Elemente Simulationen zeigen einen deutlichen Einfluss der zunehmenden Thoraxtiefe im Alter auf die posteriore Kraft an der Auflagefläche der Rippen sowie die Spannungsverteilung entlang der Rippen. Sie wirkt sich jedoch entgegen der Erwartungen protektiv aus und dominiert andere Faktoren wie die unterschiedlichen Rippenwinkel. Abschließend betrachtet wird ein Menschmodell, welches das 75. Perzentil der alten Bevölkerung repräsentiert, als ausreichend aussagekräftig hinsichtlich der im Alter veränderten Geometrie klassifiziert und gleichzeitig als mit angemessenem Aufwand realisierbar angesehen. Es wird daher für die Bewertung von Sicherheitssystemen empfohlen.
Automotive interiors have long been a potentially injurious impact area to occupants during accidents, especially in the absence of adequate padding. The U.S. Federal Motor Vehicle Safety Standard (FMVSS) 201, Occupant Protection in Interior Impact, outlines test procedures and performance criteria in order to mitigate potentially injurious head impacts to interior surfaces. FMVSS 201 specifies a finite set of impact locations and applies to passenger vehicles of a specified year range and with a gross vehicle weight rating less than 10,000 lb. In this paper, two head impact test methodologies are presented, a pendulum-test device and a Free Motion Headform (FMH) launching device, which allows for dynamic, repeatable impact evaluation of various vehicle interior surfaces and their impact attenuation abilities. The presented testing includes multiple series that evaluate the effect of differing vehicle upper interior padding on occupant head injury. One study in particular, analyzes a head impact to the side header of a heavy truck (not included in FMVSS 201) during a 90 degree rollover. Additionally, two other series of tests are presented which assess the injury reduction effect of side airbags to near side as well as far side occupants in a side impact scenario. Lastly, a forensic analysis is presented which evaluates two possible head impact locations experienced in a real world accident by analysis of the resulting interior compartment damage utilizing the FMH launching device test method. The data collected and presented includes accelerometer instrumentation and high speed video analysis. These studies demonstrate that adequate padding and airbags are very effective at mitigating head injury potential at impact speeds of 12-25 mph (19-40 kph).
Brände in Reisebussen stellen ein sehr seltenes Ereignis dar. Das daraus resultierende Gefahrenpotenzial übersteigt aber das eines Pkws bei weitem, da von einer größeren Zahl betroffener Personen ausgegangen werden muss. Bauartbedingt ist mit erschwerten Bedingungen bei der Evakuierung von Bussen zu rechnen, insbesondere bei Sichtbehinderung durch Rauch in Verbindung mit Panikreaktionen der Fahrgäste. Derzeit gültige Richtlinien für Anforderungen an das Brandverhalten von Werkstoffen der Innenausstattung von Reisebussen geben reale Brände als prüftechnisches Szenario nur näherungsweise wieder. Dabei wird dem Einbauort der Materialien zu wenig Aufmerksamkeit gewidmet. Bezüglich Brandausbreitung (Übergang auf andere Baugruppen, brennendes Abtropfen) sind neue Kriterien erforderlich, welche die Zulassung des Werkstoffes beeinflussen können. Hinsichtlich der Toxizität der beim Verbrennen oder bei thermischer Belastung der Werkstoffe, insbesondere der Kunststoffe, entstehenden Rauchgase gibt es bis heute für den Reisebussektor nur unzureichende Vorschriften. In diesem Zusammenhang ist vor allem das gleichzeitige Brennen mehrerer unterschiedlicher Materialien im Innenraum von Reisebussen zu berücksichtigen. Zur Weiterentwicklung des bestehenden Regelwerks für die Zulassung von Reisebussen in Hinblick auf eine Optimierung der Brandvermeidung und der Brandeingrenzung mittels praxisnaher Prüfverfahren sollten im Rahmen dieses Projektes bestehende Regelwerke dargestellt und Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt werden. Der vorliegende Abschlussberichts stellt die bisher gewonnenen Erkenntnisse dar. Besonderer Wert wurde dabei auf die Auswertung des realen Brandgeschehens von Reisebussen gelegt. Primär sind hierbei die Brandentstehung sowie die Ausbreitungswege analysiert worden. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Darstellung von Brand-Detektionsverfahren. Forderungen aus dem Eisenbahnbereich in Bezug auf den Brandschutz in Personenzugwagen werden wiedergegeben, die Übertragbarkeit auf Reisebusse wird diskutiert. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden in einem Lastenheft zusammengestellt, wobei die Orientierung an bestehenden Regelungen erfolgt. Neben der Prävention mittels Prüfverfahren wird besonderer Wert auf die Organisation sowie die Bereitstellung von Löschmitteln für effektive Erstmaßnahmen im Brandfall gelegt. Die Empfehlungen wurden im Rahmen eines Fachgesprächs mit Experten von Reisebusherstellern, mit Busunternehmern und mit Feuerwehrleuten diskutiert, Brandversuche wurden durchgeführt. Bei den vorgeschlagenen Prüfverfahren erfolgte eine Orientierung an den für das deutsche Eisenbahnwesen relevanten Normen. Zur Kostenreduktion werden für einige Bauteile alternative Prüfverfahren zugelassen. Mangels Reproduzierbarkeit, nur geringer Aussagekraft und unverhältnismäßig hoher Kosten wurden Full-Scale-Tests nicht in die Empfehlungen aufgenommen. Als Ergebnis steht die Forderung, dass alle Vorschläge im Falle einer Umsetzung europaweit gelten müssen. Die Brandfrüherkennung durch automatische Brandmeldeanlagen wurde für den Motorraum sowie in Teilen für den Innenraum befürwortet; dagegen werden automatische Löschanlagen aus wirtschaftlichen Gründen nicht gefordert werden. Beim mitgeführten Löschgerät sind Änderungen der bestehenden Regelung erforderlich, da sich diese auf abgelöste Normen beziehen, die Kombination von Pulver- und Schaumlöscher hat sich als Optimum herauskristallisiert. Besonders wichtig ist eine Information der Fahrgäste vor Fahrtantritt über die im Bus verwendeten Sicherheitseinrichtungen und deren Funktion. Bislang scheiterte die konsequente Umsetzung an der Vielzahl unterschiedlicher Funktionsprinzipien der Sicherheitseinrichtungen. Hier besteht Handlungsbedarf.
A series of drop tests and vehicle tests with the adult head impactor according to Regulation (EC) 631/2009 and drop tests with the phantom head impactor according to UN Regulation No. 43 have been carried out by the German Federal Highway Research Institute (BASt) on behalf of the German Federal Ministry of Transport, Building and Urban Development (BMVBS). Aim of the test series was to study the injury risk for vulnerable road users, especially pedestrians, in case of being impacted by a motor vehicle in a way described within the European Regulations (EC) 78/2009 and (EC) 631/2009. Furthermore, the applicability of the phantom head drop test described in UN Regulation No. 43 for plastic glazing should be investigated. In total, 30 drop tests, thereof 18 with the adult head impactor and 12 with the phantom head impactor, and 49 vehicle tests with the adult head impactor were carried out on panes of laminated safety glass (VSG), polycarbonate (PC) and laminated polycarbonate (L-PC). The influence of parameters such as the particular material properties, test point locations, fixations, ambient conditions (temperature and impact angle) was investigated in detail. In general, higher values of the Head Injury Criterion (HIC) were observed in tests on polycarbonate glazing. As the HIC is the current criterion for the assessment of head injury risk, polycarbonate glazing has to be seen as more injurious in terms of vulnerable road user protection. In addition, the significantly higher rebound of the head observed in tests with polycarbonate glazing is suspected to lead to higher neck loads and may also cause higher injury risks in secondary impacts of vulnerable road users. However, as in all tests with PC glazing no damage of the panes was observed, the risk of skin cut injuries may be expected to be reduced significantly. The performed test series give no indication for the test procedure prescribed in UN Regulation No. 43 as a methodology to approve glass windscreen not being feasible for polycarbonate glazing, as all PC panes tested fulfilled the UN R 43 requirements. The performance of the windscreen area will not be relevant for vehicle type approval according to the upcoming UN Regulation for pedestrian protection. However, it is recommended that pedestrian protection being considered for plastic windscreens to ensure at least the same level of protection as glass windscreens.
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.
In der Europäischen Union (EU) gab es 1999 circa 1,3 Millionen Straßenverkehrsunfälle mit Personenschaden, wobei circa 42.000 Personen getötet wurden. Ziel der EU ist es diese Zahl auf 25.000 im Jahr 2010 zu senken. Die EEVC befasst sich bereits seit Anfang der 80er Jahre mit der Thematik Fußgängerschutz in verschiedenen Arbeitsgruppen. Im Dezember 1998 legte die EEVC-Arbeitsgruppe 17 "Fußgängersicherheit" ihren Abschlussbericht vor, in dessen Anhang ein Prüfverfahren zum fahrzeugseitigen Fußgängerschutz enthalten ist. Dieses Prüfverfahren wird vorgestellt. Es basiert auf Komponententests. Unterschieden werden drei Prüfkörperarten und insgesamt vier Prüfkörper. Aus wissenschaftlicher Sicht und aus Sicht der Unfallforschung empfiehlt die EEVC-Arbeitsgruppe 17 eine umfassende Einführung des vorgeschlagenen Prüfverfahrens mit allen Prüfkörpern, gegebenenfalls in Form einer stufenweisen Einführung.
The objective of European Enhanced Vehicle-safety Committee (EEVC) Working Group (WG) 15 Car Crash Compatibility and Frontal Impact is to develop a test procedure(s) with associated performance criteria and limits for car frontal impact compatibility. This work should lead to improved car to car frontal compatibility and self protection without decreasing the safety in other impact configurations such as impacts with car sides, trucks, and pedestrians. The WG consists of national government representatives who are supported by industrial advisers. The WG serves as a focal point for European research conducted by national and industry sponsored projects. The WG is responsible for collating the results from this research to achieve its objectives. EEVC WG 15 serves as a steering group for the car-to-car activities in the "Improvement of Vehicle Crash Compatibility through the Development of Crash Test Procedures"(VC-COMPAT) project partly funded by the European Commission. This paper presents a review of the current European research status. It also identifies current issues with candidate test procedures and lists the parameters that should be considered in assessing compatibility. The current candidate test procedures are: an offset barrier test with the progressive deformable barrier (PDB) face; a full width wall test with or without a deformable aluminium honeycomb face and a high resolution load cell wall; an offset barrier test with the EEVC barrier and load cell wall. These candidate test procedures must allow assessment of structural interaction, frontal force levels and compartment strength. The WG will report its findings to the EEVC Steering Committee and propose a test procedure in November 2006.