Abteilung Fahrzeugtechnik
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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.
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).
Optimierung des rückwärtigen Signalbildes zur Reduzierung von Auffahrunfällen bei Gefahrenbremsung
(2002)
Das derzeitige Bremssignalbild übermittelt dem nachfolgenden Verkehr nur dass gebremst wird, die Fahrer erhalten jedoch keine Information über die Stärke des Bremsmanövers. Im vorliegenden Bericht wird im Rahmen einer Literaturstudie untersucht, wie das rückwärtige Signalbild optimiert werden könnte, um vor allem Gefahrenbremsungen gesondert darzustellen. Einige praktikable Lösungsvorschläge, die bereits fertig entwickelt sind, werden vorgestellt und analysiert. Es hat sich gezeigt, dass prinzipiell zwei Maßnahmen geeignet sind, die Fahrerreaktionszeit zu verkürzen: - Eine Flächen- und Leuchtdichtevergrößerung der Bremsleuchten wird von den nachfolgenden Fahrern intuitiv als Annäherung an das vorausfahrende Fahrzeug erkannt. - Blinkende Leuchten sind besonders geeignet, die Aufmerksamkeit des nachfolgenden Fahrers auch bei Ablenkung auf das verzögernde Fahrzeug zu lenken. Als mögliche Weiterentwicklung für ein optimiertes rückwärtiges Signalbild wird vorgeschlagen: Bei Ansprechen eines Bremsassistenten oder Antiblockiersystems (ABS) beziehungsweise einer Fahrzeugverzögerung über 7 m/s2 ist die Gefahrenbremsung über ein Blinken der dritten hochgesetzten Bremsleuchte mit 3-5 Hz zu signalisieren. Optional sollten sich zusätzlich die Flächen beziehungsweise Leuchtdichten der beiden unteren Bremsleuchten vergrößern. Diese Maßnahmen erfordern Änderungen in den ECE-Regelungen Nummer 7 und Nummer 48 sowie im Wiener Weltabkommen. Ziel des vorgestellten Lösungsvorschlags ist die Reduzierung der Zahl beziehungsweise Schwere von Auffahrunfällen.
With the present brake signal pattern the traffic behind only receives the information that the brakes are applied, however, the drivers have no information about the intensity of the braking maneuver. In this report it is examined on the basis of a study of the literature, how the rear signal pattern could be optimized for a special representation of emergency braking maneuvers. In principle there are two suitable possibilities to reduce the driver reaction time: - An increase in the area and luminance of the brake lights intuitively provide the drivers following with an impression of approaching the vehicle in front , - Flashing lights are particularly suited to attract the attention of the driver following to the deceleration of the vehicle ahead , - The following advancement is recommended as an optimization of the rear signal pattern: When the brake assistant or ABS actuates or at a vehicle deceleration rate greater than 7 m/s-², the emergency braking maneuver is signaled by flashing of the third high-mounted brake light at a rate of 3-5 Hz. As an option, the area and luminance of the two lower brake lights could be increased in addition. These measures require changes to ECE Regulations No. 7 and No. 48 as well as to the Vienna Convention. The purpose of the described solution is to reduce the number or severity of rear-end accidents.
Die Klasse der Leichtkraftfahrzeuge (LKfz) unterliegt in Deutschland bislang keiner Zulassungspflicht und damit auch keiner regelmäßigen technischen Überwachung. Es handelt sich hierbei um Fahrzeuge mit einer Leermasse unter 350 kg und einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 45 km/h. Das äußere Erscheinungsbild der LKfz ähnelt dem eines normalen Kleinwagens. Die Fahrzeuge erhalten ein Versicherungskennzeichen, als Fahrerlaubnis wird ein Führerschein der Klasse B benötigt. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde untersucht, ob von der Einführung einer obligatorischen technischen Überwachung für LKfz ein Beitrag zur Verkehrssicherheit zu erwarten ist und wie eine solche Überprüfung aussehen sollte. Hierzu wurden stichprobenhaft drei gebrauchte LKfz unterschiedlicher Hersteller, ein neues LKfz sowie ein vergleichbarer kompakter Pkw beschafft. Die Untersuchung erfolgte in drei Schritten: - Die LKfz wurden zunächst einer Hauptuntersuchung nach Paragraf 29 Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) zugeführt und anschließend einer darüber hinausgehenden Prüfung unterzogen. Dabei zeigten sich teilweise erhebliche, sicherheitsrelevante Mängel, die ohne eine Überprüfung unerkannt geblieben wären. - Um Aussagen über die aktive Sicherheit der LKfz zu erhalten, wurden Versuche zur Fahrdynamik durchgeführt. Prinzipiell zeigten sich im Vergleich untereinander sowie mit dem normalen Kleinwagen keine wesentlichen Unterschiede in den fahrdynamischen Eigenschaften im Geschwindigkeitsbereich bis 45 km/h; es kam zu keinen kritischen Fahrsituationen. Allerdings wurden erst durch die Fahrversuche Defekte an der Bremse und der Lenkung bei je einem der LKfz entdeckt. - Zur Beurteilung der passiven Sicherheit wurden die LKfz, ausgerüstet mit einem Dummy, mit einer Geschwindigkeit von 35 km/h gegen einen starren Block gefahren. Auswirkungen auf die passive Sicherheit der LKfz aufgrund einer fehlenden technischen Überwachung konnten hierbei nicht nachgewiesen werden. Grundsätzlich zeigte sich jedoch, dass bei der passiven Sicherheit der LKfz ein erhebliches Verbesserungspotenzial besteht. Resultierend aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen ergibt sich folgende Forderung: Zur Verbesserung der Verkehrssicherheit sollte eine regelmäßige technische Überwachung der LKfz eingeführt werden. Die Überprüfung sollte in Anlehnung an die Hauptuntersuchung von Pkw erfolgen, im Prüfumfang jedoch speziell auf die LKfz abgestimmt werden. Hierzu gehört insbesondere eine kurze Probefahrt, um Mängel an der Bremsanlage beziehungsweise Lenkanlage oder Manipulationen an der Drosselung der Geschwindigkeit feststellen zu können.
Run-Flat-Reifen (Reifen mit Notlaufeigenschaften) stellen eine sicherheitsrelevante Komponente am Fahrzeug dar. Im Gegensatz zu Standardreifen bieten sie die Eigenschaft, auch im drucklosen Zustand noch eine gewisse Wegstrecke mit dem Fahrzeug zurücklegen zu können. In der vorliegenden Untersuchung wurden verschiedene Run-Flat-Reifen auf ihre Leistungsfähigkeit hin untersucht. Zum einen wurde die Dauerhaltbarkeit der Reifen getestet. Die zugehörigen Messungen wurden im Innentrommelprüfstand der BASt durchgeführt. Zum anderen wurden die fahrdynamischen Eigenschaften eines Fahrzeugs, das mit Run-Flat-Reifen ausgerüstet war, auf der Versuchsfläche der BASt untersucht. Im Rahmen einer Literaturrecherche wurde weiterhin das im Zusammenhang mit Run-Flat-Reifen stehende Thema Reifendruckkontrolle behandelt. Die Versuche zur Dauerhaltbarkeit der Reifen haben gezeigt, dass große Unterschiede bezüglich der erreichbaren Notlaufstrecke der Run-Flat-Reifen bestehen. Unter den Prüfbedingungen der BASt, die auch Phasen mit Verzögerungen, Beschleunigungen und Schräglauf enthielten, wurden teilweise die von den Herstellern vorgegebenen Strecken nicht erreicht, teilweise jedoch auch weit überschritten. In Bezug auf den Einfluss von Run-Flat-Reifen auf die fahrdynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs ist festzustellen, dass die Run-Flat-Reifen im druckbehafteten Zustand Standardreifen in nichts nachstehen. Im drucklosen Zustand bieten sie noch gutes Fahrverhalten, wenn mit Standardreifen an eine Weiterfahrt nicht mehr zu denken ist. In Bezug auf die Fahrdynamik lassen sich bei den Run-Flat-Reifen untereinander kaum Unterschiede ausmachen. Das gilt auch für den Vergleich von Reifen mit verstärkter Seitenwand und Reifen mit innerem Stützring. Insgesamt stellen Run-Flat-Reifen einen deutlichen Sicherheitsgewinn gegenüber Standardreifen für den Fall eines Luftverlustes eines Reifens dar. Es hat sich herausgestellt, dass eine Druckkontrolle bei der Verwendung von Run-Flat-Reifen dringend zu empfehlen ist, da sonst ein Druckverlust eventuell nicht bemerkt wird. Dafür kommen sowohl direkte als auch indirekte Reifendruckkontrollsysteme in Frage. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass eine Prüfprozedur für neue Typen von Run-Flat-Reifen erforderlich ist, um die erforderlichen Notlaufeigenschaften zu garantieren. Mit Hilfe von Seitenwandbeschriftungen am Reifen sollte der Nutzer auf Notlaufstrecke und -geschwindigkeit hingewiesen werden.
Insbesondere auf Landstraßen, das heißt außerorts ohne Bundesautobahnen, hat sich in den letzten Jahren ein deutlicher Rückgang bei den Unfällen mit Pkw gezeigt. Von 2001 bis 2005 ist die Zahl der bei Landstraßenunfällen Getöteten von 4.481 auf cirka 3.230 zurückgegangen. Als eine wesentliche Ursache für diese positive Entwicklung wird die stetige Verbesserung der aktiven und passiven Sicherheit von Fahrzeugen angesehen. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, inwieweit sich in der amtlichen Unfallstatistik Belege für diese Vermutung finden lassen. Ob die Wirkung straßeninfrastrukturseitiger Maßnahmen auf Landstraßenunfälle mit dem gewählten Ansatz analog nachweisbar ist, wurde ebenfalls betrachtet. Der Einfluss fahrzeugseitiger Maßnahmen auf das Unfallgeschehen wurde zum einen für drei Systeme der aktiven Fahrzeugsicherheit Fahrdynamikregelungen (ESP), Bremsassistenten (BAS) und Gasentladungsscheinwerfer (XENON) Ń ermittelt. Zum anderen wurden Verbesserungen der passiven Fahrzeugsicherheit, wie Airbags oder auch die Einführung von Vorschriften zum Beispiel für Frontal- und Seitenaufprall, als Gesamtpaket betrachtet. Darüber hinaus wurden Einflussmöglichkeiten verbesserter Straßeninfrastruktur beziehungsweise -ausstattung erörtert. Für die ausgewählten Sicherheitseinrichtungen wurden geeignete Teilmengen aus dem Unfallgeschehen ausgewählt, bei denen sich der Einfluss der Fahrzeugtechnik erwarten lässt. Diese wurden dann mit Unfallsituationen verglichen, in denen die Maßnahmen keine Wirkung zeigen sollten. Im Einzelnen konnten folgende Ergebnisse aus den Auswertungen des Unfallgeschehens abgeleitet werden: Die Zahl der Unfälle in ESP-relevanten Situationen ist bei neuen Fahrzeugen, in denen ESP zu einem hohen Anteil verbaut ist, deutlich und überproportional zurückgegangen. Hier ist zwischen den Jahren 2000 und 2005 ein Rückgang der Landstraßenunfälle mit Personenschaden und der schwerwiegenden Unfälle mit Sachschaden in Höhe von 28 % eingetreten. Der positive Effekt des ESP zeigt sich auch an der Zahl der schweren Personenschäden (Getötete und Schwerverletzte). Insgesamt ergibt sich für den Rückgang der schweren Personenschäden in ESP-relevanten Situationen auf Landstraßen unter Berücksichtigung der Unfälle älterer Pkw sowie der Unfälle in Vergleichssituationen ein Wert von 13 %. Das Unfallgeschehen in BAS-relevanten Situationen hat sich sowohl für Neufahrzeuge als auch für ältere Fahrzeuge gleichermaßen, aber überproportional verbessert (-31 % Unfälle für BAS-relevante Situationen gegenüber -20 % für nicht BAS-relevante). Ein Sicherheitsvorteil allein durch BAS lässt sich mit den vorliegenden Zahlen somit nicht eindeutig nachweisen. Dass auch ältere Fahrzeuge in der BAS-Situation einen starken Rückgang aufweisen, deutet darauf hin, dass es neben dem BAS weitere Faktoren gibt, die diese Situation positiv beeinflussen, die aber nicht identifiziert sind. Hier könnte ABS, das in der gleichen Situation wirkt wie BAS und auch noch bei älteren Fahrzeugen wachsende Ausstattungsquoten zeigt, eine Rolle spielen. Rückgänge in den Unfallzahlen fallen für Neufahrzeuge in den XENON-relevanten Situationen etwas stärker aus als bei älteren Pkw (-34 % gegenüber -28 %). Daraus lassen sich, vermutlich bedingt durch die geringen Änderungen der Ausstattungsquote, jedoch in dieser Untersuchung keine Sicherheitsvorteile durch Gasentladungslicht ableiten, da der Rückgang gleichermaßen auch in der Vergleichssituation auftritt. Gleichzeitig deutet die Unfallentwicklung in Abhängigkeit vom Fahrzeugalter jedoch darauf hin, dass auch in der XENON-Situation andere Maßnahmen, die zum Beispiel der passiven Fahrzeugsicherheit zuzuordnen sind, wirksam sein müssen. Die Rückgänge der Unfallschwere (Anzahl der Getöteten und Schwerverletzten je 100 Pkw-Fahrer bei Unfällen mit Personenschaden) in Unfällen mit entgegenkommenden Fahrzeugen (relevante Situation für die passive Sicherheit) sind bei Fahrern von Neufahrzeugen am größten (-42 % gegenüber -14 % bei älteren Fahrzeugen). Dies zeigt eindeutig die Wirkung verbesserter Systeme der passiven Fahrzeugsicherheit wie Airbags, Gurtstraffer und -kraftbegrenzer sowie optimierte Fahrzeugstruktur beziehungsweise Fahrgastzelle. Deutliche Rückgänge in der Unfallschwere bei den sonstigen Unfällen von Neufahrzeugen zeigen, dass sich die ständig weiterentwickelte passive Sicherheit auch in anderen Unfallkonstellationen, wie zum Beispiel seitlichen Kollisionen, bewährt. Im Straßeninfrastrukturbereich besteht das Problem, dass die wesentlichen Informationen für den hier gewählten Ansatz zur Ermittlung des Einflusses von Maßnahmen auf das Unfallgeschehen nicht verfügbar sind. Dafür müssten zum einen Daten über die Menge der umgesetzten Maßnahmen im Zeitverlauf vorliegen; zum anderen müsste es eine Vergleichsgruppe geben (Unfälle, die durch die Maßnahme nicht beeinflusst wurden). Maßnahmen und Nicht-Maßnahmen müssten dabei räumlich und/oder zeitlich abgrenzbar sein. Es zeigt sich, dass diese Daten für die meisten Maßnahmen im Infrastrukturbereich nicht vorliegen, sodass mit Hilfe der amtlichen Unfallstatistik keine Untersuchungen zur Wirksamkeit durchgeführt werden können. Hier sind demnach andere Untersuchungsansätze anzuwenden.
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.
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.