Abteilung Fahrzeugtechnik
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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.
Anforderungen, Zielkonflikte
(2019)
Um Sicherheit und Umweltverträglichkeit von Straßen- bzw. Kraftfahrzeugen zu gewährleisten, werden an die Gestaltung der Fahrzeuge technische Anforderungen gestellt. Es gibt Anforderungen durch den Gesetzgeber, die erfüllt werden müssen, um ein Fahrzeug in den Verkehr bringen zu dürfen. Darüber hinaus bestehen herstellerinterne Anforderungen an das Produkt, die über das vom Gesetzgeber geforderte Maß hinausgehen, um den Kundenwünschen und der Firmenphilosophie zu genügen. Und als dritter Punkt stellen auch Verbraucherschutz-Organisationen Kriterien auf, anhand derer sie die Eigenschaften der auf dem Markt befindlichen Fahrzeuge bewerten und die Fahrzeuge eingruppieren, was dann der Kundeninformation dient. Auch diese Anforderungen gehen über die des Gesetzgebers hinaus. Das Setzen der gesetzlichen Mindestanforderungen ist für die Fahrzeugtechnik mittlerweile jedoch nicht mehr einzelnen Staaten überlassen. Vielmehr sind die für die Genehmigung von Fahrzeugtypen einzuhaltenden Bedingungen international harmonisiert: Für die EU sind dies EU-Richtlinien oder EU-Verordnungen, die von der Europäischen Kommission in Brüssel vorgeschlagen werden. Für über die EU hinausgehende Staaten bzw. Regionen sind dies unter anderem Regelungen der UN, erstellt von der UN-Wirtschaftskommission für Europa (UNECE) in Genf.
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.
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 beschrieben. Das Ergebnis kann indes nicht zufriedenstellen. Die fehlende Sichtbarkeit dieser Funktionen wird ihrer Bedeutung für die Verkehrssicherheit nicht gerecht. Daher wird im Beitrag, um ein vollständiges Bild der Fahrzeugautomatisierung zu erlangen, ein umfassender Ansatz zur Beschreibung verfolgt, der sich 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 beschrieben. 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.
Seit 1997 gibt es in Europa unter dem Namen Euro NCAP (European New Car Assessment Programme) einheitliche Test- und Ratingverfahren. Sie liefern Informationen über den Insassen- und über den Fußgängerschutz. Euro NCAP hat seither fast 90 Fahrzeugmodelle in jeweils drei unterschiedlichen Crashtest-Konfigurationen untersucht und die Ergebnisse den europäischen Konsumenten zugänglich gemacht. Im Beitrag wird auf die Testbedingungen, die Euro NCAP-Ratingverfahren sowie auf die Weiterentwicklung von Euro NCAP eingegangen. Ein wichtiger Aspekt wird dabei auch die weltweite Harmonisierung der Test- und Ratingverfahren sein.
Das Ziel der Untersuchung war, die Grenzen der Belastbarkeit eines Rollstuhl- und Personenrückhaltesystems mit Kraftknoten nach DIN 75078-2 zu ermitteln. Dazu wurden dynamische Schlittenversuche durchgeführt, bei denen die Verzögerungspulse sowie das Gesamtgewicht von Rollstuhl und Prüfpuppe variiert wurden. Für die Untersuchungen kamen ein Prüfrollstuhl, definiert nach ISO 10542, und Rückhaltesysteme mit Kraftknoten gemäß DIN 75078-2 zum Einsatz. Das Rückhaltesystem bestand aus einem Rollstuhl- und einem Personenrückhaltesystem, wobei das Rollstuhlrückhaltesystem (RRS) mit vier bzw. sechs Gurten und entsprechenden Retraktoren an einem dynamischen Schlittenaufbau befestigt wurde. Das Personenrückhaltesystem (PRS) bestand aus einem am Rollstuhl integrierten Beckengurt sowie einem Schulterschräggurt, der am Beckengurt und am Schlittenaufbau befestigt wurde. Ferner wurden bei den Versuchen Prüfpuppen verschiedener Alters- und Gewichtsklassen (P6, HIII 5 %, HIII 50 % und HIII 95 %) eingesetzt Die Belastungsanforderungen für das Rückhaltesystem wurden sukzessiv erweitert, indem einerseits das Gesamtgewicht (Rollstuhl und Prüfpuppe) und andererseits auch die Verzögerungspulse bis zur Versagensgrenze erhöht wurden. Das Vier-Gurt-Rückhaltesystem konnte bei einem Verzögerungspuls von 10 g einem Gesamtgewicht von bis zu 221 kg standhalten. Bei einem Verzögerungspuls von 20 g und einem Gesamtgewicht von 134 kg wurde das Vier-Gurt-System bis über die Grenzen belastet. Das Sechs-Gurt-Rückhaltesystem hat Belastungen bis 221 kg standgehalten. Infolgedessen ist bei einer Erhöhung der Verzögerungspulse auf 20 g und einem Gesamtgewicht von mehr als 109 kg ein Sechs-Gurt-System 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.
Die zukünftige Entwicklung der Straßenverkehrssicherheit und damit auch der Fahrzeugsicherheit wird durch gesellschaftliche, wirtschaftliche, klimapolitische und verkehrspolitische Rand- und Rahmenbedingungen und die voranschreitende technische Entwicklung geprägt sein, die auch für den Gesetzgeber eine Herausforderung darstellen. So wird sich auch das Folgeprogramm des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) für das derzeitige aus dem Jahr 2001 stammende "Programm für mehr Sicherheit im Straßenverkehr" an den Schwerpunkten des "4th Road Safety Action Programme" ausrichten, das im Frühjahr 2010 durch die EU-Kommission veröffentlicht werden soll. Im Prozess zu einer weiteren Verbesserung der Straßenverkehrssicherheit werden unter anderem der demografische Wandel in unserer Gesellschaft, die durch eine erforderliche CO2-Reduktion bedingte Einführung alternativer Antriebe (Elektromobilität) verbunden mit Leichtbau sowie die gesetzlichen Rahmenbedingung (Wiener Abkommen) eine bedeutende Rolle spielen. Die Klärung der gesetzlichen Rahmenbedingungen ist unerlässlich, um die Vision vom unfallfreien Fahren Realität werden lassen zu können.
Zum gegenwärtigen Zeitpunkt werden verschiedene Ansätze diskutiert, wie der Verbesserung der Straßenverkehrssicherheit durch den Einsatz moderner Fahrerassistenzsysteme (FAS) neue Impulse gegeben werden können. Unter dem Dach der von der Europäischen Kommission gemeinsam mit der Industrie im Frühjahr 2002 ins Leben gerufenen eSafety-Initiative soll die Entwicklung und Implementierung "Intelligenter Integrierter Sicherheitssysteme" (Intelligent Integrated Road Safety Systems) koordiniert und vorangetrieben werden. Erwartet werden hiervon entscheidende Beiträge zur Erreichung der bis zum Jahr 2010 angestrebten Halbierung der Zahl der Verkehrstoten in Europa, entsprechend dem Weissbuch der Europäischen Kommission. Intelligente Unterstützung des Fahrers meint in diesem Zusammenhang die Berücksichtigung des Gesamtsystems "Fahrer-Fahrzeug-Umwelt". Für die fahrzeugseitige Umsetzung der Unterstützungsfunktion wurden verschiedene Ausformungsgrade (zum Beispiel Information, Warnung, korrigierender Eingriff) vorgeschlagen und entwickelt. Die BASt ist an einer Reihe von Projekten und Arbeitsgruppen beteiligt, die sich direkt oder indirekt mit Fragen befassen, die sich bei der Entwicklung und Bewertung intelligenter FAS zur Beeinflussung der Fahrzeuggeschwindigkeit stellen. Im Mittelpunkt stehen dabei vor allem Fragen der Sicherheitsbewertung und der Machbarkeit, wie zum Beispiel - Realisierung der fahrzeugseitigen Umsetzung, - Kosten-Nutzen-Gesichtspunkte, - Rechtliche Aspekte, - Voraussetzungen der Datenbasis. Beispielsweise ist die BASt an der von ERTICO koordinierten "SpeedAlert"-Initiative beteiligt. Ziel dieser Aktivität ist die europaweite Implementierung eines Geschwindigkeitswarnsystems. An der hierzu im Jahre 2001 gegründeten "SpeedAlert" Arbeitsgruppe beteiligen sich Industrie und Verwaltung.