Abteilung Fahrzeugtechnik
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.
There is considerable evidence for the negative effects of driver distraction on road safety. In many experimental studies, drivers have been primarily viewed as passive receivers of distraction. Thus, there is a lack of research on the mediating role of their self-regulatory behavior. The aim of the current study was to compare drivers' performance when engaged in a system-paced secondary task with a self-paced version of this task and how both differed from baseline driving performance without distraction. Thirty-nine participants drove in a simulator while performing a secondary visual"manual task. One group of drivers had to work on this task in predefined situations under time pressure, whereas the other group was free to decide when to work on the secondary task (self-regulation group). Drivers' performance (e.g., lateral and longitudinal control, brake reaction times) was also compared with a baseline condition without any secondary task. For the system-paced secondary task, distraction was associated with high decrements in driving performance (especially in keeping the lateral position). No effects were found for the number of collisions, probably because of the lower driving speeds while distracted (compensatory behavior). For the self-regulation group, only small impairments in driving performance were found. Drivers engaged less in the secondary task during foreseeable demanding or critical driving situations. Overall, drivers in the self-regulation group were able to anticipate the demands of different traffic situations and to adapt their engagement in the secondary task, so that only small impairments in driving performance occurred. Because in real traffic drivers are mostly free to decide when to engage in secondary tasks, it can be concluded that self-regulation should be considered in driver distraction research to ensure ecological validity.
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.
Statischer und dynamischer Fahrsimulator im Vergleich: Wahrnehmung von Abstand und Geschwindigkeit
(2016)
Die Methodik der experimentellen Fahrsimulation gewährleistet sichere Anwendungsforschung unter hoher Kontrollierbarkeit. Obwohl gegenwärtig viele Forschungsfragen in virtuellen Umgebungen beantwortet werden, existieren weder systematische Validierungsszenarien für Fahrsimulatoren, noch wurde die Vergleichbarkeit der Aussagekraft von Befunden aus Fahrsimulatoren mit und ohne Bewegungssystem bislang angemessen hinterfragt. Daher sollen in der vorliegenden Studie ein statischer und ein dynamischer Fahrsimulator hinsichtlich ihrer Validität in verschieden Fahrsituationen verglichen werden, wobei der Schwerpunkt auf Abstands- und Geschwindigkeitswahrnehmung liegt. Es wird erwartet, dass ein zusätzliches Bewegungssystem nur bei Fahraufgaben mit dynamischer Involvierung einen Redundanzgewinn für die Wahrnehmung des Fahrers liefert. Werden hingegen konstante Abstände eingehalten, sollten entsprechend der Hypothese beide Prüfumgebungen äquivalente Resultate zeigen. Insgesamt durchfuhren 60 Probanden Fahrszenarien zur Abstandsherstellung und -einschätzung, teils mit Okklusion, sowie Folgefahrten mit Beschleunigung und Verzögerung. Die Querführung wurde mithilfe einer Gassendurchfahrt untersucht. Indem die virtuelle Umgebung nach Vorbild einer real existierenden Teststrecke konstruiert wurde, kann ebenfalls auf reale Referenzwerte Bezug genommen werden. Die Ergebnisse weisen auf eine vergleichbare relative Validität zwischen statischem und dynamischem Simulator hin, wenn keine Kinetik in der Fahraufgabe vorhanden ist. In Beschleunigungssituationen bewirkt simulierte Fahrdynamik signifikante Wahrnehmungseinbußen, wobei das Bewegungssystem in Bremssituationen die Wahrnehmung signifikant unterstützt. In dem Querführungsszenario ist die Fahrgeschwindigkeit im statischen Simulator zwar signifikant höher und damit näher an der realen Referenz, allerdings wird im statischen Simulator eine auffällig nach rechts versetzte Spur gehalten. Dennoch, so der vorrangige Befund, sollte auch ein statischer Fahrsimulator valide Evaluationen für die meisten Fahraufgaben gewährleisten.
Aus wissenschaftlichen Untersuchungen ist bekannt, dass ältere Menschen trotz ihrer langen Fahrerfahrung in spezifischen Verkehrssituationen Fahrfehler und Unsicherheiten zeigen. In zwei Experimenten an jüngeren und älteren Versuchsteilnehmern wurde im Ergonomie-Labor der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) versucht, den Ursachen spezifischer Fahrfehler älterer Kraftfahrer nachzugehen. Die Ergebnisse lieferten wichtige Ansatzpunkte für die Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen (FAS), indem Erkenntnisse zu visuellen Aufmerksamkeitsleistungen gesammelt wurden. Im Rahmen eines Doppeltätigkeitsparadigmas wurde der visuell-räumliche Aufmerksamkeitsprozess, der für das Führen von Kraftfahrzeugen von wesentlicher Bedeutung ist, nicht nur auf der Verhaltensebene, sondern auch neurophysiologisch durch die Ableitung der Hirnströme mittels EEG untersucht. Hauptaufgabe war in beiden Experimenten eine Spurhalteaufgabe, die kurvenreiches Fahren simulieren sollte. Nebenaufgabe war jeweils eine Lichtreizaufgabe, bei der so schnell wie möglich durch Tastendruck auf einen Lichtreiz reagiert werden musste. Im zweiten Experiment wurde überprüft, ob bei der Lichtreizaufgabe die Verschlechterung der Aufmerksamkeitsleistung graduell erfolgt, indem bei den Lichtreizen die Exzentrizität erweitert wurde. Die Reize wurden bilateral, in abgestufter Form in verschiedenen Sehwinkeln von der Fovea centralis präsentiert. Dargestellt werden die Versuchsdurchführung sowie die Ergebnisse für die Verhaltensdaten und die festgestellten ereigniskorrelierten Potenziale (EKP). Es zeigte sich, dass durch die Berücksichtigung zusätzlicher weiterer Exzentrizitäten die Ergebnisse der Vorgängerstudie in bedeutsamer Weise erweitert werden konnten. Für beide Gruppen zeigten sich über den Verlauf hinweg klare Anzeichen für den Verlauf kompensatorischer Prozesse, die sich für die Älteren aber nur bis zu einem Sehwinkel von 50 Grad darstellten. Bei Reizen im Sehwinkel von 60 Grad war die Detektionsleistung deutlich schlechter, vor allem bei den älteren Versuchsteilnehmern. Außerdem wurde festgestellt, dass vor allem die Älteren Beeinträchtigungen in der Detektionsleistung zeigen, wenn der Abstand zwischen zwei Reizen gering ist. Es zeigt sich, das im Hinblick auf das Übersehen von Verkehrsobjekten, das eine wesentliche Ursache von Unfällen älterer Fahrer darstellt, diese technisch - beispielsweise bei Wende- oder Abbiegeprozessen - durch einen Sehfeldassistenten unterstützt werden können. Da Ältere durch schnelle Reaktionsabfolgen stärker beansprucht werden, sind Systeme mit Warnfunktion oder teilautomatisierte Systeme eher kritisch zu sehen, da sie zusätzlichen Bedien- beziehungsweise Überwachungsaufwand erfordern.
Ziel der Untersuchung war es, das Fahrverhalten unter Akutmedikation von Diphenhydramin im Daimler-Benz Fahrsimulator zu untersuchen. Dazu wurden 60 männliche Studenten auf drei Gruppen verteilt; von ihnen erhielt eine Gruppe eine mittlere Dosis von 0,71 mg/kg, eine Gruppe eine hohe Dosis von 1,07 mg/kg und eine Kontrollgruppe kein Medikament. Die 20-minütige Testfahrt im Fahrsimulator setzte sich aus zehn unterschiedlichen Szenarien zusammen, die zum Teil Überraschungseffekte mit hohen Anforderungen an die Probanden beinhalteten. Wegen der sicheren Lerneffekte war eine wiederholte Simulatorfahrt mit den gleichen Probanden unter verschiedenen Medikamentendosen beziehungsweise als Kontrollgruppe nicht möglich. Vor und nach der Simulatorfahrt wurde der Wirkstoffgehalt des Diphenhydramins im Serum festgestellt. Die subjektive Befindlichkeit wurde im Laufe des Testtages zweimal abgefragt. Außerdem wurden im Anschluss an die Simulatorfahrt psychometrische Leistungstests durchgeführt. Signifikante Unterschiede zwischen den drei Gruppen fanden sich in den betrachteten Variablen in keinem der zehn Szenarien oder den drei psychometrischen Leistungstests. Die individuellen Unterschiede innerhalb der Gruppen waren stets größer als die Unterschiede zwischen den Gruppen. In der Basler Befindlichkeits-Skala fanden sich in wenigen Variablen signifikante Unterschiede. Die Ergebnisse führten zu der Hypothese, dass die Fahrtüchtigkeit nicht direkt und nicht allein von der Dosierung des Diyphenhydramins abhängig ist, vielmehr kann in bestimmten Dosisbereichen eine Kompensation eintreten.
Bestimmte Fragestellungen der Verkehrssicherheitsarbeit und der Unfallforschung, speziell solche zu neuen Informationstechnologien im Fahrzeug, lassen sich nur mit Fahrproben beantworten. In dem Bericht sind bisherige Erfahrungen zusammengestellt, die bei der Durchführung von Fahrproben gemacht wurden. Im einzelnen werden Verfahrensvorschläge für folgende Problembereiche erörtert: Einflussfelder, Untersuchungsinstrumente und Entwicklung von Fahrversuchen; Operationalisierung der Fragestellung; Fahrraumdefinitionen (Fahrraum und Umfeld); Verknüpfung von Situation und Fahrraumumfeld; Grundlagen und Festlegung der statistischen Prüfmethoden; Anforderungen an die Messstrecke, das Messfahrzeug und die Auswerteeinheit; Versuchsdesign und statistische Sicherheitswahrscheinlichkeit; Versuchspersonenauswahl; Homogenisierung der Versuchspersonenstichprobe; Effektstärken; Stichprobengröße; Datenerhebung; Datenstrukturierung; Auswertung sowie Dokumentation. Es handelt sich nicht um ein in sich geschlossenes Methodenbuch, sondern um einen Methodenaufriss einschließlich Literaturangaben.
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.
Erfahrungen in Deutschland mit der Anwendung der EU-Empfehlung "Europäischer Grundsatzkatalog zur Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle für Informations- und Kommunikationssysteme" werden beschrieben und daraus Konsequenzen abgeleitet. Insgesamt ist die ergonomische Bewertung der Mensch-Maschine-Schnittstelle von Fahrerinformations- und -Kommunikationssystemen nicht als einmaliges Ereignis, sondern als immer wieder zu durchlaufender Vorgang anzusehen, da neben neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen jeweils neu entwickelte Geräte und Systeme zu berücksichtigen sind, was eine Anpassung der Grundsätze beziehungsweise eine Öffnung der Grundsätze für technische Neuerungen mit hohem Sicherheitsstandard erfordern könnte. Demonstrationen neuartiger Bedienkonzepte, Systementwicklungen und Arbeitstechniken sowie die hierzu durchgeführten Nutzertests verdeutlichen, dass ergonomisch sehr vielversprechende Lösungen (wie zum Beispiel Schnittstellen, die Eingaben mittels Gestik gestatten) existieren, beziehungsweise sich in der Entwicklung befinden. Diese Lösungen zeigen, dass die Empfehlung in weiten Bereichen technologieabhängig, das heißt, mit Blick auf Neuentwicklungen, nicht erschöpfend ist. Die Weiterentwicklung der Grundsätze sowie die Bewertung der sicheren Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle bedarf nicht nur einer europaweit, sondern weltweit abgestimmten Vorgehensweise.