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.
Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer durch Information, Warnung oder Eingriff in die Fahrzeugsteuerung. Zukünftige Systeme zur Kollisionsvermeidung oder bis hin zum automatischen Fahren werden den Fahrer immer mehr entlasten. Wegen ihres erheblichen Potenzials zur Verbesserung vor allem der aktiven Sicherheit können die Fahrerassistenzsysteme wesentlich zur Vermeidung von Unfällen oder der Reduktion von Unfallfolgen beitragen. Andererseits können Fahrerassistenzsysteme aufgrund des komplexen Systemzusammenhangs zwischen Fahrer, Fahrzeug und Umwelt negative Auswirkungen auf das Verkehrsgeschehen haben. Dieser Aspekt muss schon bei der Entwicklung der Systeme berücksichtigt werden. Die Empfehlung der Europäischen Kommission zur Gestaltung von Informations- und Kommunikationssystemen gibt dazu Leitlinien vor. Die BASt ist mit der wissenschaftlichen Begleitung der Thematik beauftragt. Die Industrie ist dazu aufgefordert darzulegen, welche Maßnahmen zur Einhaltung der Grundsätze ergriffen worden sind beziehungsweise werden. Um das Potenzial der Fahrerassistenzsysteme zur Steigerung der Verkehrssicherheit voll ausschöpfen zu können, sind weiterhin Forschungsarbeiten zur Entwicklung neuer und zur Weiterentwicklung bestehender Systeme unter Berücksichtigung der Gestaltungsanforderungen für sichere Assistenzsysteme durchzuführen.
Dem Benzinverbrauch heutiger moderner Kraftfahrzeuge wird in zunehmendem Maße Beachtung geschenkt, um dem Konflikt zwischen Mobilität einerseits und Umweltschutz andererseits entgegenzuwirken. Ein Beitrag hierzu wird in der Reduzierung des Rollwiderstands der Bereifung mit einem Potential von bis zu 5 Prozent gesehen. Insbesondere bei Geschwindigkeiten unterhalb von 80 km/h dominierte der Roll- gegenüber dem Luftwiderstand. Bei der Bundesanstalt für Straßenwesen wurden Systeme und Verfahren für Messungen des Rollwiderstandes von Pkw-Reifen in einem Innentrommelprüfstand sowie mit einem Messanhänger entwickelt. In der vorliegenden Untersuchung wird gezielt der Frage nachgegangen, inwieweit Ergebnisse einer Messung im Prüfstand auf Ergebnisse einer Straßenmessung übertragen werden können und umgekehrt. Der Vergleich zeigt, dass die Messgenauigkeit mit dem Anhänger auf der Straße im Mittel geringer anzusetzen ist und erwartungsgemäß nicht die Aussagequalität von Messungen im Prüfstandsversuch erreicht wird. Dennoch weist jedes System Vorteile auf. So steht mit der Rollwiderstandsmessung im Prüfstand ein Verfahren zur Verfügung, bei dem als Schwerpunkt mehr der reifenseitige als der fahrbahnseitige Aspekt des Rollwiderstandes im Vordergrund steht. Hingegen kann mit dem Messanhänger vornehmlich der Einfluss der Oberflächeneigenschaften von verschiedenartigen Fahrbahnen untersucht werden. Beide Systeme ergänzen sich und können bei Fragestellungen zum Rollwiderstand sowohl von Reifen als auch von Fahrbahnoberflächen eingesetzt werden.
For a number of EU regulatory acts Virtual Testing (VT) is already allowed for type approval (see Commission Regulation No. 371/2010 of 16 April 2010 amending the Framework Directive 2007/46/EC). However, only a very general procedure on how to apply VT for type approval is provided. Technical details for specific regulatory acts are not given yet. The main objective of the European project IMVITER (IMplementation of VIrtual TEsting in Safety Regulations) was to promote the implementation of VT in safety regulations. When proposing VT procedures the new regulation was taken into account, in particular, addressing open issues. Special attention was paid to pedestrian protection as pilot cases. A key aspect for VT implementation is to demonstrate that the employed simulation models are reliable. This paper describes how the Verification and Validation (V&V) method defined by the American Society of Mechanical Engineers was adapted for pedestrian protection VT based assessment. or the certification of headform impactors an extensive study was performed at two laboratories to assess the variability in calibration tests and equivalent results from a set of simulation models. Based on these results a methodology is defined for certification of headform impactor simulation models. A similar study was also performed with one vehicle in the type approval test setup. Its bonnet was highly instrumented and subjected to 45 impacts in five different positions at two laboratories in order to obtain an estimation of the variability in the physical tests. An equivalent study was performed using stochastic simulation with a metamodel fed with observed variability in impact conditions of physical headforms. An estimation of the test method uncertainty was obtained and used in the definition of a validation corridor for simulation models. Validation metric and criteria were defined in cooperation with the ISO TC22 SC10 and SC12 WG4 "Virtual Testing". A complete validation procedure including different test setups, physical magnitudes and evaluation criteria is provided. A detailed procedural flowchart is developed for VT implementation in EC Regulation No 78/2009 based on a so called "Hybrid VT" approach, which combines real hardware based head impact tests and simulations. This detailed flowchart is shown and explained within this paper. Another important point within the virtual testing based procedures is the documentation of relevant information resulting from the verification and validation process of the numerical models used. For this purpose report templates were developed within the project. The proposed procedure fixes minimum V&V requirements for numerical models to be confidently used within the type-approval process. It is not intended to be a thorough guide on how to build such reliable models. Different modeling methodologies are therefore possible, according to particular OEM know-how. These requirements respond to a balance amongst the type-approval stakeholders interests. A cost-benefit analysis, which was also performed within the IMVITER project, supports this approach, showing the conditions in which VT implementation is beneficial. Based on the experience gained in the project and the background of the experts involved an outlook is given as a roadmap of VT implementation, identifying the most important milestones to be reached along the way to a future vehicle type approval procedure supported by VT. The results presented in this paper show an important step addressing open questions and fostering the future acceptance of virtual testing in pedestrian protection type approval procedures.
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.
Die Beurteilung der technischen und unfallrelevanten Eigenschaften der beiden Scheibenarten zeigt, dass die VSG-Scheibe gegenüber der ESG-Scheibe hinsichtlich der Verletzungs- und Unfallgefahr zwar überwiegend Vorteile aufweist; diese Vorteile sind jedoch vor allem vor dem Hintergrund steigender Gurtanlegequoten nicht als so entscheidend anzusehen, dass daraus die Begründung für ein Verbot der ESG-Scheibe abzuleiten wäre. Diese Feststellung wird insbesondere auch gestützt durch eine Nutzen-Kosten-Betrachtung, die zeigt, dass aus gesamtwirtschaftlicher Sicht bei einem generellen Ersatz der ESG-Scheibe durch die teurere VSG-Scheibe bei günstigen Annahmen der Nutzen unter den Kosten liegen würde.
Erkenntnisse über den Nutzen zusätzlicher hochgesetzter Bremsleuchten sind lückenhaft und zum Teil widersprüchlich. Im Rahmen einer Untersuchung über den Einfluss zusätzlicher Bremsleuchten auf das Unfallgeschehen wurden u.a. folgende Fragen behandelt: 1. Entwicklung der Unfälle durch Auffahren auf Fahrzeuge, die mit zusätzlichen Bremsleuchten ausgerüstet sind, 2. Entwicklung der Auffahrunfälle insgesamt, 3. Verletzungen von Fahrzeuginsassen durch Leuchten, 4. Auswirkungen auf die übrigen Verkehrsteilnehmer (Abstand, Blendung, Fehlreaktion). Anhand konkreter Daten über das Unfallgeschehen in Bayern und Niedersachsen kommt der Beitrag insgesamt zu dem Urteil, dass die derzeitige Regelung weder durch eine Einbauvorschrift noch durch ein Einbauverbot hochgesetzter Bremsleuchten ersetzt werden müsste.
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 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 Level kontinuierlicher Fahrzeugautomatisierung sind unter Fahrerassistenzexperten weithin bekannt und erleichtern das Verständnis. Sie können aber nicht Fahrzeugautomatisierung insgesamt zufriedenstellend beschreiben: Insbesondere temporär intervenierende Funktionen, die in unfallnahen Situationen eingreifen, können offensichtlich nicht nach dem Level kontinuierlicher Fahrzeugautomatisierung beschrieben werden. Diese beschreiben nämlich die zunehmende Aufgabenverlagerung vom Fahrer zur maschinellen Steuerung bei zunehmendem Automatisierungsgrad. Notbremsfunktionen, beispielsweise, sind offensichtlich diskontinuierlich und nehmen zugleich auf intensive Weise Einfluss auf die Fahrzeugsteuerung. Sie lassen sich gerade nicht sinnvoll nach dem Level kontinuierlicher Fahrzeugautomatisierung beschreiben. Das Ergebnis kann indes nicht zufriedenstellen: Die fehlende Sichtbarkeit dieser Funktionen wird ihrer Bedeutung für die Verkehrssicherheit nicht gerecht. Daher wird hier, um ein vollständiges Bild der Fahrzeugautomatisierung zu erlangen, ein umfassender Ansatz zur Beschreibung verfolgt, der auf oberster Ebene nach Wirkweise unterscheidet. Auf dieser Basis lassen sich sowohl informierende und warnende Funktionen als auch solche, die nur temporär in unfallgeneigten Situationen intervenieren, im Detail beschreiben. Das ermöglicht es, eine eigenständige Klassifikation für unfallgeneigte Situationen zu erstellen. Dies kann für diese wichtigen Funktionen die eigenständige Sichtbarkeit herstellen, die ihrer Bedeutung gerecht wird.