91 Fahrzeugkonstruktion
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Ziel des Forschungsprojektes war der Vergleich verschiedener lichttechnischer Einrichtungen an Fahrrädern zur besseren Erkennbarkeit im nächtlichen Straßenverkehr. Dabei sollten neben der Wahrnehmbarkeit auch der Symbolcharakter der lichttechnischen Einrichtungen untersucht werden. Die Versuche teilten sich in Laboruntersuchungen und dynamische Fahrversuche. Dabei wurden die Wahrnehmbarkeit und die Erkennbarkeit der unterschiedlichen Muster bewertet. Für die Kenntlichmachung von Fahrrädern nach vorne und hinten erwiesen sich großflächige passive Markierungen als sinnvolle Ergänzungen zum Scheinwerfer und Rücklicht. Die beste Wahrnehmbarkeit eines Radfahrers von hinten wird erzielt, indem man ihn mit einem zusätzlichen Scheinwerfer beleuchtet. Als Kenntlichmachung zur Seite eignet sich am besten eine geschlossene oder segmentierte Konturmarkierung der Reifen. Neben einer nur geringen notwendigen Leuchtdichte zur Wahrnehmung erlauben diese Kenntlichmachungen auch sofort die Zuordnung zu einem Fahrrad.
Teil 1: Die vorliegende Untersuchung befasst sich mit der optimalen Kennzeichnung von Lkw und Anhängern. Der Bericht ist in vier Abschnitte unterteilt: Nach einer Einleitung mit Informationen über die Seh- und Wahrnehmungsbedingungen werden die internationalen Kennzeichnungsvorschriften dargestellt.Der zweite Teil beschäftigt sich mit Grundlagenuntersuchungen zur Gestaltung und Wirksamkeit von zusätzlichen Kennzeichnungen für Lkw. Die Vorgängeruntersuchungen mit homogenem Umfeld werden neuen Ergebnissen der Untersuchungen von Lkw und Anhängern in strukturierten Umfeldern gegenübergestellt. In Bezug auf die Wahrnehmbarkeit und die Erkennbarkeit zeigen sich sowohl in homogenen als auch in strukturierten Umfeldern, dass eine Linien- oder Konturkennzeichnung am besten geeignet ist. Darüber hinaus bieten diese Kennzeichnungen die Möglichkeit, den Lkw zu identifizieren. Hingegen werden die heute üblichen punktartigen Kennzeichungen oft mit anderen Verkehrsteilnehmern verwechselt, was zu gefährlichen Verkehrssituationen bei Nacht führen kann. Für optimale Wahrnehmbarkeit müssen diese Kennzeichnungen eine Leuchtdichte von etwa 10 cd/m2 aufweisen. Im dritten Teil werden neuere Messungen des Feldversuches dargestellt. Neben den Angaben über spezifische Rückstrahlwerte der Kennzeichnungen werden deren auftretende Leuchtdichten im Verkehr gezeigt. Ferner werden Hinweise gegeben, in welcher Form die Kennzeichnungen an den verschiedenen Lkw-Aufbauten angebracht werden können. Abschließend wird eine Unfallanalyse dargestellt.Zum einen wurden hier in Zusammenarbeit mit dem HUK-Verband sämtliche Lkw-Unfälle in Bayern aus dem Jahre 1984 ausgewertet. Es zeigte sich, dass mehr als ein Drittel aller nächtlichen Lkw-Seiten- und Heck-Unfälle auf die Unfallursache "nicht oder zu spät erkannter Lkw" zurückzuführen sind. Eine begleitende Unfallanalyse der Lkw im Feldversuch für das Jahr 1991 ergab, dass sich in der gekennzeichneten Gruppe ein Unfall mit dieser Unfallursache ereignete. In der etwa gleich großen Vergleichsgruppe ergaben sich 15 Unfälle mit dieser Ursache. Damit konnten die Ergebnisse des Vorjahres bestätigt werden, die den positiven Einfluss von Linien- und Konturkennzeichnungen für Lkw auf das Unfallgeschehen zeigten.rnTeil 2: Der vorliegende Bericht enthält die Entwürfe für eine Neuformulierung der ECE-Regelungen 69 und 70, die sich mit Mitteln zur besseren Wahrnehmbarkeit und Erkennbarkeit von LKW, Anhängern und langsam fahrenden Fahrzeugen beschäftigen. Die Originalversionen von ECE-Regelung 69 (Stand Oktober 1989) und Regelung 70 (Stand März 1990) sind teilweise neuformuliert oder erweitert. Der hauptsächliche Änderungsvorschlag im Entwurf der ECE-Regelung 69 besteht in einem Ersatz des rot-fluoreszierenden inneren Dreiecks durch ein rot retroreflektierendes Dreieck. Der Entwurf der ECE-Regelung 70 wurde um die seitliche und rückwärtige Linien- und Konturkennzeichnung erweitert. Die rückwärtigen Kennzeichnungstafeln (Kennzeichnungsschilder) sollen weiter verwendet werden dürfen, wobei auch hier die rot-fluroeszierenden Flächen durch rot-retroreflektierende Flächen ersetzt werden sollen. Es wird der Oberbegriff der Markierung eingeführt, der sich in einzelne Klassen aufteilt: Klasse 1: Hintere Kennzeichnungstafel (Hinteres Kennzeichnungsschild) für Kraftfahrzeuge (Motorfahrzeuge); Klasse 2: Hintere Kennzeichnungstafel (Hinteres Kennzeichnungsschild) für Anhänger; Klasse 5: Seitliche und rückwärtige Linienkennzeichnung; Klasse 6: Seitliche und rückwärtige rechteckige Konturkennzeichnung; Klasse 7: rückwärtige runde und ovale Konturkennzeichnung.
Mit den Schwerpunkten Fahrstabilität, Kurshaltung und Kraftschlussausnutzung wurden die theoretischen und fahrdynamischen Grundlagen für die fahrsichere Motorrad-Kurvenbremsung mit einem kurventauglichen Bremssystem untersucht. In theoretischen Betrachtungen wurden ein Bremskraftregelungs- und das zugehörige Sensorkonzept sowie Maßnahmen zur Schräglaufbegrenzung (Fahrstabilität/Kraftschlussausnutzung) und zur Ausschaltung des Bremslenkmoments (Kurshaltung) erarbeitet. Die elektronische Bremskraftregelung baut auf einer dynamisch lastabhängigen Kombibremse mit voreilend überbremstem Hinterrad auf. Die Sensorik umfasst Raddrehzahlen (bzw. -änderungen), dynamische Radlasten, Radseitenkräfte und Fahrzeugrollwinkel. Das Sensorkonzept ermöglicht indirekte Messung des aktuellen Umfangs- und Seitenkraftschlussbedarfs und bietet einen Ansatz für eine kraftschlussorientierte Bremskraftregelung. Die Radkraftmessung erkennt den Beginn einer querdynamischen Destabilisierung frühzeitig und eindeutig; dies konnte im fahrdynamischen Experiment ebenso bestätigt werden wie die Praxistauglichkeit der von der Forschungsstelle neu entwickelten und gebauten Sensorik. Die kraftschlussorientierte Radregelung ist notwendigerweise angewiesen auf die Kenntnis des Reifenkraftübertragungsverhaltens. Dieses wurde mit einem Motorradreifenmessanhänger der Forschungsstelle auf realen Fahrbahnen exemplarisch untersucht. Mit seiner Hilfe kann für jeden Betriebspunkt der Kurvenbremsung der aktuelle Schräglauf an beiden Rädern bestimmt werden. Alle erfassten Daten können für weitere zukünftige Sicherheitssysteme genutzt werden. Es ist vorgesehen, das entworfene Bremskraftregelungskonzept einschließlich der Maßnahmen zur Schräglauf- und Bremslenkmomentbegrenzung zu realisieren und die hiermit zu erzielenden Verbesserungen im fahrdynamischen Experiment nachzuweisen. Die Messungen zum Reifenverhalten sollen fortgesetzt und auf den dynamischen Bereich ausgedehnt werden.
Ziel des Projektes war die Untersuchung der fahrdynamischen Besonderheiten der stationären, besonders jedoch der instationären Kurvenfahrt (Kurvenbremsung) von einspurigen Kraftfahrzeugen. Hierbei waren die Bewertung von Bremswirkung und Fahrstabilität unterschiedlicher Bremssysteme (Standardbremse, Kombibremse, ABV-Systeme) bei Kurvenbremsung sowie die Quantifizierung fahrer-, fahrzeug-, und fahrbahnseitiger Einflussparameter von besonderer Bedeutung. Hierzu werden zunächst die physikalischen und fahrdynamischen Grundlagen erarbeitet und der theoretische Ablauf der Kurvenbremsung betrachtet. Es folgte die experimentelle Erfassung des Kurvenbremsverhaltens im Straßenfahrversuch unter Verwendung der unterschiedlichen Bremssysteme und der Variation aller relevanter Parameter. Anschließend erfolgte die rechnergestützte Auswertung der experimentellen Ergebnisse sowie die Bewertung der unterschiedlichen Bremssysteme und Einflussgrößen. Als wichtigste Ergebnisse der Untersuchung können folgende Punkte gelten: - Alle untersuchten Bremssysteme können hinsichtlich des querdynamischen Verhaltens (Kurshaltung, Fahrstabilität) nicht befriedigen. - Effiziente Abbremsung in Kurvenfahrt mit ausreichender Bremssicherheit ist mit einer ABV-geregelten Kombibremsanlage zu erreichen unter der Voraussetzung, dass die ABV-Regelung nicht aktiviert wird, sondern das ABV-System lediglich als Überbremsungsschutz fungiert. - Die herkömmliche ungeregelte Standardbremse birgt mit zunehmender Querbeschleunigung eskalierende Sturzrisiken. Beim derzeitigen Stand der Technik lassen ABV-Systeme eine ausreichend fahr- und kursstabile Kurvenbremsung mit befriedigender Verzögerung zu, wenn nahe an der Regelungsschwelle gebremst wird. Wegen des hierbei dominierenden Einflusses des Vorderrades ist die Verbindung eines auf beide Räder wirkenden ABV-Systems mit einer lastabhängigen Kombibremse und voreilend überbremstem Hinterrad zu empfehlen.
Sowohl mit dem 3. Road Safety Action Programme der Europäischen Kommission als auch mit dem deutschen Verkehrssicherheitsprogramm werden die verkehrspolitischen Zielsetzungen zur Erhöhung der Verkehrssicherheit in Europa und Deutschland festgelegt. Hierbei muss die passive Fahrzeugsicherheit auch weiterhin eine bedeutende Rolle übernehmen. Es ist jedoch auch festzustellen, dass durch den zunehmenden Einsatz von Elektronik im Fahrzeug die klassischen Bereiche der aktiven und passiven Fahrzeugsicherheit mehr und mehr ineinander greifen. Der Fortschritt in der Elektronik ermöglicht eine Integration der Systeme der aktiven und passiven Sicherheit. Dadurch lässt sich die Fahrzeugsicherheit weiter steigern. Durch die Vernetzung der Systeme lassen sich sogar Kosten einsparen. Der europäische Regierungsausschuss EEVC (European Enhanced Vehicle-safety Committee), die Verbraucherschutzorganisation Euro NCAP (European New Car Assessment Programme) und die Europäische Kommission mit der eSafety Initiative haben diesen Trend erkannt und entsprechende Aktivitäten eingeleitet.
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.
Mit der EU-Verordnung Nummer 661/2009 zur Typgenehmigung und allgemeinen Sicherheit von Kraftfahrzeugen wird von der EU für schwere Nutzfahrzeuge der Einbau von Spurverlassenswarnsystemen und automatischen Notbremssystemen vorgeschrieben. Mit dem obligatorischen Einbau der Systeme wird eine Reduktion der Abkommens- und Auffahrunfälle von Nutzfahrzeugen aus den Klassen M2, M3, N2 und N3, die auf Grund der hohen Masse der Fahrzeuge folgenschwer sind, erwartet. Als Einführungsdaten werden der 1. November 2013 für neue Fahrzeugtypen und der 1. November 2015 für neue Fahrzeuge genannt. Leistungsanforderungen beziehungsweise technische Spezifikationen, denen die Systeme genügen müssen, liegen jedoch noch nicht vor. Diese werden derzeit von einer Expertengruppe auf UN-ECE-Ebene entwickelt. Dabei wird versucht, technologieneutrale Beschreibungen für die Ausgestaltung der Systeme zu erstellen, die gleichzeitig sowohl den gewünschten Nutzen für die Verkehrssicherheit garantieren, sich aber auch an der derzeit vorhandenen und realisierbaren Technologie orientieren. Darüber hinaus müssen die Systemkosten in einem vernünftigen Verhältnis zum Sicherheitsnutzen stehen. Ziel ist es, im Laufe des Jahres 2011 Vorschläge für die Legislative vorzulegen. Es wird über den Stand der Arbeiten, offene Fragestellungen, Herausforderungen bei der Ausgestaltung der technischen Anforderungen sowie sich abzeichnende Ergebnisse berichtet. Dabei sind die Arbeiten in Bezug auf Lane Departure Warning Systems (LDWS) bereits weiter fortgeschritten als zu Advanced Emergency Braking Systems (AEBS).
Für eine Reihe von EU Regelungen im Bereich Fahrzeugsicherheit erlaubt eine Verordnung bereits seit dem Jahr 2010 virtuelles Testen für die Typzulassungsprüfung. Technische Details bzw. konkrete Prozeduren für spezifische Regelungen sind in dieser Verordnung jedoch nicht enthalten. Das Hauptziel des europäischen Projekts IMVITER (lmplementation of Virtual Testing in Safety Regulations) war es, basierend auf der neuen Verordnung ein virtuelles Testverfahren auszuarbeiten und dabei offene Fragen zu berücksichtigen. Um die im Projekt-Konsortium unter Berücksichtigung der Anliegen aller Interessensgruppen wie Autohersteller, Zulassungsbehörden und technischer Dienste erarbeiteten offenen Punkte zu adressieren, wurde ein generisches Flussdiagramm entwickelt, das den Ablauf einer virtuell basierten Typprüfung darstellt. ln diesem Diagramm ist der virtuelle Typgenehmigungsprozess in drei aufeinander folgende Phasen aufgeteilt, die Verifikations-, Validierungs- und Typgenehmigungsphase. Von entscheidender Bedeutung ist die Phase der Validierung des Simulationsmodells, für die im IMVITER-Projekt eine Methodik vorgeschlagen wurde. Mit der im Projekt vorgeschlagenen Validierungsmethode ist kein Austausch des Simulationsmodells zwischen Fahrzeughersteller und technischem Dienst notwendig, so dass die Vertraulichkeit von Betriebsgeheimnissen nicht gefährdet ist. Zur Validierung des Modells werden jedoch immer Versuche notwendig sein. Dies gilt sowohl für die Überpruefung von passiven als auch aktiven Fahrzeugsicherheitssystemen. Eine zusammenfassende Betrachtung der Erfahrungen aus dem IMVITER-Projekt ergab, dass mit der Einführung von virtuellem Testen keine Erhöhung der Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit bzgl. bestehender Regelungen verbunden sein sollte. Jedoch werden auch weiterhin neue zusäztliche Regelungen erforderlich sein, da sich das Unfallgeschehen und die Fahrzeugtechnologie weiterentwickeln und ändern werden. Diese sollten von Beginn an die Möglichkeiten des virtuellen Testens nutzen, insbesondere bei Testverfahren für neue Technologien, z.B. aktiver Fahrzeugsicherheitssysteme. Hier bieten virtuelle Testverfahren nicht nur eine Kosten- oder Zeitersparnis, sondern ermöglichen teilweise erst die sinnvolle Abprüfung von neuen Sicherheitssystemen, die mit aktuellen auf Hardware-Test basierenden Verfahren überhaupt nicht möglich wären.
Seit Anfang der 70er Jahre kann im Bereich der passiven Sicherheit eine stetige Verbesserung durch die Abnahme der im Verkehr verletzten und getöteten Personen beobachtet werden. Weitere fahrzeugtechnische Optimierungen zur Verbesserung von Selbst- und Partnerschutz, unterstützt und forciert durch flankierende legislative Maßnahmen, sind durchzuführen, wobei parallel die Effizienz bereits getroffener Maßnahmen zu prüfen ist. In der Pilotstudie wird der Versuch gemacht, ausgehend von bekannten Erkenntnissen der Unfallanalyse, das Gesamtunfallgeschehen Pkw zu realitätsbezogenen, in ihren Wirkungsmechanismen gleichartigen Unfallkonstellationen zusammenzufassen. Die Reduzierung auf wenige Kollisionstypen schafft die Möglichkeit zur Erarbeitung von Testbedingungen. Die im Test nachzufahrenden Unfallkonstellationen und die statisch/dynamische Untersuchung einzelner Fahrzeugkomponenten dokumentieren sich in physikalischen Messwerten und fahrzeugbezogenen Größen. Ein Bewertungssystem addiert die Messwerte auf und versieht sie mit relevanzproportionalen Wichtungsfaktoren zu einem Sicherheitsgrad. Praktische Bedeutung hat das Projekt zum Beispiel für die quantitative Ermittlung des Sicherheitsfortschrittes innerhalb eines Zeitraumes von 10 bis 15 Jahren, der Untersuchung von Sicherheitskomponenten und der Effizienzüberprüfung legislativer Sicherheitsverordnungen etc.
Das Ziel des Forschungsprojekts "Quantifizierung der Passiven Sicherheit für Pkw-Insassen" besteht darin, Messergebnisse in Form von Dummybelastungswerten zu einem Sicherheitsindex zu verdichten. Zur Formulierung des dazu erforderlichen Bewertungsalgorithmus wurden folgende Zusammenhänge erarbeitet: 1. Beziehung zwischen Verletzungsschwere und Dummybelastungsgröße für relevante Körperteile, 2. Relevanzfaktoren zur Wichtung der Teilergebnisse und 3. Zusammenhang zwischen körperteilspezifischen Schutzkriterien und dem entsprechenden Erfüllungsgrad. Die wesentliche Aufmerksamkeit erforderte die Bereitstellung der Relevanzstruktur, da mit den einzelnen Relevanzfaktoren die gemessenen Belastungen entsprechend der Bedeutung der im realen Unfallgeschehen beobachteten Verletzungen bewertet werden sollten. Im Bereich der experimentellen Simulation lag das Hauptaugenmerk auf der Bereitstellung der Versuchsbedingungen, wobei die gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsversuche zu berücksichtigen waren. Daraus ergab sich die Festlegung auf folgende Versuchskonstellationen: 1. Frontaler Wandaufprall, 2. Seitenaufprall einer fahrbaren Barriere auf den stehenden Pkw und 3. Kompatibilitätsversuch, bei dem ein Fahrzeug seitlich mit einem anderen Fahrzeug gleichen Typs kollidiert. Mit Hilfe eines erarbeiteten Bewertungsalgorithmus werden die versuchstechnisch gemessenen Belastungswerte normiert und der Bewertungsfunktion zugeführt. Die so ermittelten Erfüllungsgrade erhalten durch die Relevanzfaktoren eine unfallspezifische Wichtung und lassen sich über Teilsicherheitsindizes zu einem Gesamt-Sicherheitsindex zusammenfassen. Dieser Sicherheitsindex soll Aufschluss über das Niveau der inneren Sicherheit von Pkw geben.