Abteilung Fahrzeugtechnik
Der Anteil von Geländefahrzeugen an der Gesamtzahl von Personenkraftwagen betrug im Juli 1991 in den alten Bundesländern ca. 1,1 Prozent. Nach eigenen Erhebungen sind etwa 62 Prozent der Geländefahrzeuge mit einem Frontschutzbügel ausgestattet. Der Bundesminister für Verkehr hat die BASt beauftragt zu prüfen, ob solche Konstruktionen einen Einfluss auf die Verletzungen bei Kollisionen mit Fußgängern und Zweiradbenutzern haben. Dazu wurde das Datenmaterial der Unfallerhebung der Medizinischen Hochschule Hannover ausgewertet und die um fahrzeugtechnische Angaben ergänzten Unfalldaten aus Nordrhein-Westfalen betrachtet. Weiterhin wird von Komponententests berichtet, die den Anprall menschlicher Körperteile an das Fahrzeug simulieren. Mit den Ergebnissen dieser Untersuchung wurde ein Frontschutzbügel hergestellt, der weniger aggressiv gegenüber ungeschützten Verkehrsteilnehmern ist. Zur Quantifizierung der Gefährdung von Fußgängern wurden zwei gängige Geländefahrzeugtypen mit und ohne Frontschutzbügel gemäß dem Prüfvorschlag der EEVC-WG 10 zur Bestimmung der Fußgängerverträglichkeit von Pkw-Frontflächen getestet. Die Ergebnisse aus den Versuchsreihen wurden mit Ergebnissen aus Versuchen an normalen Pkw verglichen.Es kann festgestellt werden, dass bei einem Unfall mit Kopfanprall eines Kindes an ein mit Frontschutzbügel ausgestattetes Geländefahrzeug bei 20 km/h mit gleichen Kopfbelastungen zu rechnen ist, wie bei einem Unfall mit 30 km/h mit einem Geländefahrzeug ohne Frontschutzbügel, beziehungsweise mit 40 km/h mit einem normalen Pkw. Für den Hüftanprall eines Erwachsenen an die Haubenkante ist bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 25 km/h bei einem Fahrzeug mit Frontschutzbügel mit gleichen Belastungen zu rechnen, wie bei einem Unfall mit einem Fahrzeug ohne Frontschutzbügel bei 40 km/h (Pkw oder Geländewagen). Für die Belastungen des Knies eines Erwachsenen lässt sich keine Verschlechterung durch montierte Frontschutzbügel ableiten.
In der Europäischen Gemeinschaft werden derzeit jährlich ca. 50.000 Menschen bei Verkehrsunfällen getötet, ca. 10.000 davon als Fußgänger. Von den 10.600 (1992) in der Bundesrepublik Deutschland bei Straßenverkehrsunfällen Getöteten waren 1.800 Fußgänger (etwa 17 Prozent). Problemgruppen bei Fußgängerunfällen bilden die Kinder wegen ihrer hohen Unfallhäufigkeit und alte Personen wegen ihrer hohen Unfallschwere. Kopfverletzungen sind die häufigste Todesursache bei Fußgängerunfällen. Eine Verringerung der Unfallschwere kann - außer durch Verminderung von Fahr- beziehungsweise Aufprallgeschwindigkeiten der Fahrzeuge - nur durch konstruktive Eingriffe an der vorderen Fahrzeugaußenkontur oder dem Unterbau von Pkw erfolgen. Dazu ist es notwendig, einheitliche Prüfverfahren für die Beurteilung der "Fahrzeugaggressivität" gegenüber Fußgängern bereitzustellen. Die Ableitung eines Prüfvorschlages zur Simulation des Kopfaufpralls auf Fronthauben von Pkw beim Fußgängerunfall, unterteilt in Kopfaufpralltests für Erwachsene und Kinder, ist Gegenstand dieser Arbeit. Es werden, ausgehend von einer Analyse der Unfallstatistik, der Entstehungsmechanismus von Kopfverletzungen erklärt, die für ein Prüfverfahren notwendigen Eingangsparameter (Masse, Geschwindigkeit, Aufprallstellen am Fahrzeug etc.) abgeleitet und die Ergebnisse der gewählten Prüfkörpertestmethode mit Ergebnissen von Leichenversuchen verglichen. Eine Kosten-/Nutzen-Betrachtung am Schluss der Arbeit zeigt, dass sich bei nur geringen Kosten ein volkswirtschaftlicher Nutzen durch eine allgemeine Anwendung des Prüfverfahrens mit ca. 270 Millionen DM allein in der Bundesrepublik Deutschland pro Jahr erzielen ließe.
Wegen der wachsenden Verbreitung von Fahrradanhängern zum Kindertransport und der möglichen Unfallgefährdung ist im vorliegenden Forschungsprojekt deren passive Sicherheit untersucht worden. Zudem wurde der Frage nachgegangen, ob der Transport von Kindern im Fahrradanhänger sicherer ist als mit dem Fahrrad mit Kindersitzen. In Absprache mit Herstellern und Vertreibern wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt. Es handelte sich um Anprallversuche (Anfahrversuche), Rollwagenversuche (Schlittenversuche) sowie Kopffreiheitsprüfungen und Fallversuche. Bei den Versuchen waren die Prüfobjekte mit einem oder zwei Dummies besetzt, die mit Messdatenaufnehmern ausgestattet waren. Verschiedene Messdaten, zum Beispiel Kopf- und Brustbeschleunigung, wurden erfasst und ausgewertet. Zusätzlich wurde das Kopfschutzkriterium (HPC) berechnet und bewertet. Entstandene Schäden an den Prüfobjekten wurden aufgenommen und durch Fotos dokumentiert. Die Versuchsabläufe selbst wurden mit Hochgeschwindigkeitskameras aus verschiedenen Positionen aufgezeichnet. Beim Anfahrversuch mit einem Pkw gegen ein Gespann aus Fahrrad und Anhänger waren direkte Anstöße der Anhängerinsassen an die Pkw-Front zu erkennen. Die Beschleunigungswerte waren dabei relativ hoch. Anstöße gegen Anhängerinnenteile waren bei fast allen Versuchen zu beobachten. Teilweise wurden Radaufhängungen und Radnaben beschädigt. Durch die Rollwagenversuche wurden konstruktive Schwächen bei den Sitzen und Rückhaltesystemen festgestellt. Nähte, Befestigungen und Verstellösen wurden zerstört. Es stellte sich heraus, dass die Qualität des Gurtsystems, die Steifigkeit des Anhängeraufbaus, die Sitzposition der Kinder und die vorhandene Kopffreiheit ausschlaggebend für das Verletzungsrisiko der Insassen sind. Bei den Versuchen mit Fahrradsitzen ergaben sich hohe Beschleunigungswerte durch den direkten Kontakt des Radfahrers mit der Fahrzeugfront und/oder der Fahrbahn. Das Gewicht des Radfahrers, des Fahrrades und auch Fahrradteile bergen ein erhöhtes Verletzungsrisiko für das Kind. Zusätzlich besteht die Gefahr überfahren zu werden, wenn das Kind nach dem Sturz des Fahrrades ungeschützt auf der Fahrbahn liegt. Ein direkter Vergleich der beiden Transportmöglichkeiten war aufgrund der geringen Daten der Versuche mit Fahrradkindersitzen nur bedingt möglich. Tendenziell ist der Transport der Kinder im Fahrradanhänger als weniger gefährlich zu bewerten. Es werden die Vor- und Nachteile dargestellt. Zur Bewertung der Sicherheit von Fahrradanhängern wurden die folgenden Prüfmethoden erarbeitet: - Pendelschlagprüfung für die gesamte Chassisstruktur; - Kopffreiheitsprüfung; - Belastungsprüfung der Aufbaustruktur; - Festigkeitsprüfung der Gurtsysteme. Die Prüfungen sind so aufgebaut, dass sie mit einfachen Mitteln durchzuführen sind. Es sollte somit jedem Anhängerhersteller möglich sein, die passive Sicherheit seiner Produkte umfassend zu untersuchen. Die Prüfverfahren für die Sicherheitsbewertung sollen in eine DIN-Norm und in das Merkblatt für Fahrradanhänger einfließen. Der Original-Forschungsbericht enthält einen umfangreichen Fotoband zu den Einzelheiten der Versuche und Versuchsaufbauten sowie zu den Beschädigungen der Prüfobjekte und kann bei der BASt eingesehen werden.
EEVC Status report
(2001)
The European Enhanced Vehicle-safety Committee wants to promote the use of more biofidelic child dummies and biomechanical based tolerance limits in regulatory and consumer testing. This study has investigated the feasibility and potential impact of Q-dummies and new injury criteria for child restraint system assessment in frontal impact. European accident statistics have been reviewed for all ECE-R44 CRS groups. For frontal impact, injury measures are recommended for the head, neck, chest and abdomen. Priority of body segment protection depends on the ECE-R44 group. The Q-dummy family is able to reflect these injuries, because of its biofidelity performance and measurement capabilities for these body segments. Currently, the Q0, Q1, Q1.5, Q3 and Q6 are available representing children of 0, 1, 1.5, 3 and 6 years old. These Q-dummies cover almost all dummy weight groups as defined in ECE-R44. Q10, representing a 10 year-old child, is under development. New child dummy injury criteria are under discussion in EEVC WG12. Therefore, the ECE-R44 criteria are assessed by comparing the existing P-dummies and new Q-dummies in ECE-R44 frontal impact sled tests. In total 300 tests covering 30 CRSs of almost all existing child seat categories are performed by 11 European organizations. From this benchmark study, it is concluded that the performance of the Q-dummy family is good with respect to repeatability of the measurement signals and the durability of the dummies. Applying ECE-R44 criteria, the first impression is that results for P- and Q-dummy are similar. For child seat evaluation the potential merits of the Q-dummy family lie in the extra measurement possibilities of these dummies and in the more biofidelic response.
The use of proper child restraint systems (CRS) is mandatory for children travelling in cars in most countries of the world. The analysis of the quantity of restrained children shows that more than 90% of the children in Germany are restrained. Looking at the quality of the protection, a large discrepancy between restrained and well protected children can be seen. Two out of three children in Germany are not properly restrained. In addition, considerable difference exists with respect to the technical performance of CRS. For that reason investigations and optimisations on two different topics are necessary: The technical improvement of CRS and the ease of use of CRS. Consideration of the knowledge gained by the comparison of different CRS in crash tests would lead to some improvements of the CRS. But improvement of child safety is not only a technical issue. People should use CRS in the correct way. Misuse and incorrect handling could lead to less safety than correct usage of a poor CRS. For that reason new technical issues are necessary to improve the child safety AND the ease of use. Only the combination of both parts can significantly increase child safety. For the assessment of the safety level of common CRS, frontal and lateral sled tests simulating different severity levels were conducted comparing pairs of CRS which were felt to be good and CRS which were felt to be poor. The safety of some CRS is currently at a high level. All well known products were not damaged in the performed tests. The performance of non-branded CRS was mostly worse than that of the well known products. Although the branded child restraint systems already show a high safety level it is still possible to further improve their technical performance as demonstrated with a baby shell and a harness type CRS.
Within the process of integrating passenger airbags in the vehicle fleet a problem of compatibility between the passenger airbag and rear-facing child restraint systems was recognised. Especially in the US several accidents with children killed by the passenger airbag were recorded. Taking into account these accidents the deactivation of a present passenger airbag is mandatory if a child is carried in a rear-facing child restraint system at the front passenger seat in all member states of the European Union. This rule is in force since the deadline of 2003/20/EC at the latest. In the past a passenger airbag either could not be disabled or could only be disabled by a garage. Today there are a lot of different possibilities for the car driver himself to disable the airbag. Solutions like an on/off-switch or the automatic detection of a child restraint system are mentioned as an example. Taking into account the need for the deactivation of front passenger airbags two types of misuse can occur: transportation of an infant while the airbag is (still) enabled and transportation of an adult, while the airbag is disabled, respectively. Within a research project funded by BASt both options of misuse were analysed utilising two different types of surveys amongst users (field observations and interviews, Internet-questionnaires). In addition both analysis of accident data and crash tests for an updated assessment of the injury risk caused by the front passenger airbag were conducted. Both surveys indicate a low risk of misuse. Most of the misuse cases were observed in older cars, which offer no easy way to disable the airbag. For systems, which detect a child seat automatically, no misuse could be found. The majority of misuses in cars equipped with a manual switch were caused by reasons of oblivion. Also the accident analysis indicates a minor risk of misuse. From more than 300 cases of the GIDAS accident sample that were analysed, only 24 children were using the front passenger seat in cars equipped with a front passenger airbag. In most of these cases the airbag was deactivated. When misuse occurred the injury severity was low. However, when analysing German single accidents the fatality risk caused by the front passenger airbag became obvious. From the technical point of view, there were important changes in the design of passenger airbags in recent years. Not only volume and shape were modified, but also the mounting position of the entire airbag module was changed fundamentally. Even if these findings do not allow obtaining general conclusions, a clear tendency of less danger by airbags could be identified. For future vehicle development a safe combination of airbags and rear faced baby seats seems to be possible in the long term. This would mean that both types of misuse could be eliminated. For parents an easier use of child seat and car would be the result.
According to the German road traffic regulations children up to the age of 12 or a height below 150 cm have to use approved and appropriate child restraint systems (CRS). CRS must be approved according to UN-ECE Regulation No. 44. The regulation classifies CRS in 5 weight categories. The upper weight group is approved for children from 22 to 36 kg. However, studies show that already today many children weigh more than 36 kg although they have not reached a height of 150 cm. Therefore, no ECE R44 approved CRS is available for these overweight children. In conclusion, today's sizes and weights of children are no longer represented by the current version of the ECE R44. The heaviest used dummy (P10) weighs just 32.6 kg and has a height of 137.9 cm. Statistical data of German children show that already 5% of the children at a height of 137.9 cm have a weight above 45.3 kg. Regarding children at a height of 145 cm, the 95th percentile limit is at a weight of 53.3 kg. Based on these data 4 dummies with different heights and weights were defined and produced. Two of them are overweight. Up to now, there is no experience how current child restraint systems perform in a car crash if they are used by children with a weight above 36 kg and a height smaller than 150 cm. In the future, different child restraint systems will be tested with respect to the ECE R44 regulation using these overweight dummies.
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.
Proposal for a test procedure of assistance systems regarding preventive pedestrian protection
(2011)
This paper is showing a proposal for a test procedure regarding preventive pedestrian protection based on accident analysis. Over the past years pedestrian protection has become an increasing importance also during the development phase of new vehicles. After a phase of focusing on secondary safety, there are current activities to detect a possible collision by assistance systems. Such systems have the task to inform the driver and/or automatically activate the brakes. How practical is such a system? In which kind of traffic situations will it work? How is it possible to check the effectiveness of such a system? To test the effectiveness, currently there are no generally approved identifiable procedures. It is reasonable that such a test should be based on real accidents. The test procedure should be designed to test all systems, independent of the system- working principle. The vFSS group (advanced Forward-looking Safety Systems) was founded to develop a proposal for a technology independent test procedure, which reflects the real accident situation. This contribution is showing the results of vFSS. The developed test procedure focuses on accidents between passenger cars and pedestrians. The results are based on analysis results of in-depth databases of GIDAS, German insurers and DEKRA and added by analysis of national and international statistics. The in-depth analysis includes many pre-crash situations with several influencing factors. The factors are e. g. speed of the car, speed of the pedestrian, moving direction and a possible obscuration of the pedestrian by an object. The results comprise also the different situations of adults and children. Furthermore, they include details regarding influence of the lighting conditions (daylight or night) especially with respect to the accident consequences. In fact, more accidents happen at daylight, but fatal accidents are more often at night. A clustering of parameter combinations was found which represents typical accident scenarios. There are six typical accident scenarios which were merged in four test scenarios. The test scenarios are varying the starting position of the pedestrian, the pedestrian size (adult or child) and the speed of the pedestrian, whereas the speed of the car will not be varied. To ensure the independency from used sensing technologies it is necessary to use a suitable dummy. For example, if sensors are based on infrared, the dummy should emit the temperature of a human being. The test procedure will identify the collision speed as the key parameter for assessing the effectiveness of the tested system. The collision speed is defined as the reduction between initial test speed of the car and impact speed. The assessment of the speed reduction value regarding the safety benefit, however, will be part of a separate procedure.
The main objective of EC CASPER research project is to reduce fatalities and injuries of children travelling in cars. Accidents involving children were investigated, modelling of human being and tools for dummies were advanced, a survey for the diagnosis of child safety was carried out and demands and applications were analysed. From the many research tasks of the CASPER project, the intention of this paper is to address the following: • In-depth investigation of accidents and accident reconstruction. These will provide important points for the injury risk curve, in order to improve it. Different accident investigation teams collected data from real road accidents, involving child car passengers, in five different European countries. Then, a selection of the most appropriate cases for the injury risk curve and the purposes of the project was made for an in-depth analysis. The final stage of this analysis was to conduct an accident reconstruction to validate the results obtained. The in-depth analysis included on-scene accident investigation, creating virtual simulations of the accident/possible reconstruction, and conducting the reconstruction. In the cases of successful reconstructions, new points were introduced to the injury risk curves. Accident reconstructions of selected cases were carried out in test laboratories as the next step following in-depth road accident investigation. These cases were reconstructed using similar child restraint systems (CRS) and the same type make and model as in the real accidents. Reconstructing real cases has several limitations, such as crash angle, cars" approximation paths and crash speed. However, a few changes and applications on the testing conditions were applied to reduce the limitations and improved the representations of the real accidents. After conducting the reconstructions, a comparison between the deformations of the cars on the real accident and the vehicles from the reconstructions was made. Additionally, a correlation between the data captured from the dummies and the injury data from the real accident was sought. This finalises an in-depth analysis of the accident, which will provide new relevant points to the injury risk curve. The CASPER project conducted a large research programme on child safety. On technical points, a promising research area is the developing injury risk curves as a result of in-depth accident investigations and reconstructions. This abstract was written whilst the project was not yet finished and final results are not yet known, but they will be available by the time of the conference. All the works and findings will not necessarily be integrated in the industrial versions of evaluation tools as the CASPER project is a research program.
The GRSP informal group on child restraint systems (CRS) finalised phase 1 of a new regulation for the homologation of CRS . This regulation is the subject of several discussions concerning the safety benefits and the advantages and disadvantages that certain specific points may bring. However, these discussions are sometimes not based on scientific facts and do not consider the whole package but only single items. Based on the experience of the CASPER partners in the fields of human behaviour, accident analysis, test procedures and biomechanics in the area of child safety, a consideration of the safety benefits of phase 1 of the new regulation and recommendations for phase 2 will be given.