Abteilung Fahrzeugtechnik
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Streuung von Schutzkriterien in kontrollierten Aufprallversuchen gegen die starre 30 Grad-Barriere
(1983)
Gegenstand der Arbeit ist die Ermittlung von Streubreiten von Fahrzeug- und Dummy-Messwerten in Aufprallversuchen bei Geschwindigkeiten von 50 km/h gegen eine starre 30-°-Barriere. Zu den fahrzeugseitigen Messwerten gehörten die Deformation der Frontstruktur, die maximale Fahrzeugverzögerung, die mittlere Fahrzeugverzögerung und Anforderungen der ECE-Regelung 33. Die gemessenen Standardabweichungen der Einzelwerte lagen mit zwei bis sieben Prozent deutlich unter zehn Prozent. Höhere Standardabweichungen der Messwerte wurden dann beobachtet, wenn Aufpralle nach den Mustern Kopf-Lenkrad (Fahrer), Brust-Lenkrad (Fahrer) und Knie-Armaturentafel (Fahrer und Beifahrer) nicht in allen Versuchen zu beobachten sind. Hohe Streubreiten für die Kopfbeschleunigung bzw. die Beschleunigung der Brust des Dummy auf dem Fahrersitz wurden dadurch verursacht, dass in einem Versuch eine unübliche Vorverlagerung des Dummys infolge mangelhafter Gurtwirkung mit nachfolgendem Brust-Lenkrad-Kontakt zu beobachten war.
Schutz von schwächeren Verkehrsteilnehmern: kommende Anforderungen aus Gesetzgebung und Euro NCAP
(2017)
Systeme der aktiven Fahrzeugsicherheit, insbesondere Notbremsassistenzsysteme und automatische Notbremssysteme, haben in den letzten zwei Dekaden große technische Fortschritte gemacht, und das im Wesentlichen ohne "Druck" von Gesetzgeber oder unabhängigen Testorganisationen " diese können aber durch passende Anforderungen den Vormarsch der Systeme in die Breite und die Ausnutzung von ansonsten für den Hersteller vielleicht nicht wirtschaftlichen Potentialen unterstützen. Dieser Bericht hat das Ziel, einen Überblick über die kommenden Anforderungen an Schutzsysteme für schwächere Verkehrsteilnehmer zu geben und diese Anforderungen in den Kontext Euro NCAP (=welchen Einfluss haben diese Anforderungen auf die Gesamtbewertung?) sowie Gesetzgebung (schwächere Anforderungen, aber dafür ein Markteintrittskriterium) zu stellen: - Anforderungen und Testprozeduren für Notbremsassistenz Fahrradunfälle 2018 und 2020 in Euro NCAP; - Anforderungen und Testprozeduren für Notbremsassistenz bei Nachtunfällen mit Fußgängern in Euro NCAP 2018; - Anforderungen und Testprozeduren für Abbiegeassistenzsysteme zum Schutz von Radfahrern in Unfallsituationen mit rechtsabbiegenden Lkw innerhalb der Fahrzeugtypgenehmigung.
Zur Unterstützung von Forschungsvorhaben auf dem Gebiet der Belastung und Beanspruchung von Kraftfahrern hat die Bundesanstalt für Straßenwesen ein Versuchsfahrzeug, genannt Fahrerleistungsmessfahrzeug (FLMF), sowie die dazugehörigen Nebeneinrichtungen erstellen lassen. Mit diesem Fahrzeug wurde eine erste, psychologisch orientierte Erprobungsstudie im realen Straßenverkehr durchgeführt, um problemorientierte Erfahrungen sammeln zu können. Zur inhaltlichen Ausrichtung der Untersuchung wurde ein Modell über Bedingungen des Kraftfahrerverhaltens im Straßenverkehr entwickelt. In diesem Grundmodell werden situative und situationsübergreifende Komponenten unterschieden, die jeweils personen- und verkehrsbezogen ausgeprägt sein können. In der durchgeführten Untersuchung wird das Schwergewicht auf die Analyse der situationsübergreifenden personenbezogenen Bedingungen gelegt. Die unterschiedlichen situativen verkehrsbezogenen Bedingungen dienen hauptsächlich der Beschreibung der Anforderungen an den Kraftfahrer. Mit 27 Versuchspersonen wurden im Kölner Innenstadtbereich Versuchsfahrten durchgeführt. Die Fahrertätigkeit, wie z.B. Gas geben, Lenken, Bremsen wurden kontinuierlich automatisch erfasst. Zugleich konnten Befragungsergebnisse über Tasten elektronisch gespeichert werden. Auf wichtigen Versuchsabschnitten zeichnete eine Video-Anlage das Verkehrsgeschehen auf. In einer Serie von Vergleichen ausgewählter Situationen werden die situativen und situationsübergreifenden Einflüsse verdeutlicht. Die Ergebnisse zeigen bzw. bestätigen, dass im Innenstadtbereich der situative Einfluss auf das Kraftfahrerverhalten größer ist als der situationsübergreifende.
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.
To improve vehicle safety in frontal collisions, the crash compatibility between the colliding vehicles is crucial. Compatibility aims to improve both the self and partner protection properties of vehicles. Although compatibility has received worldwide attention for many years, no final assessment approach has been defined. Within the Frontal Impact and Compatibility Assessment Research (FIMCAR) project, different frontal impact test procedures (offset deformable barrier [ODB] test as currently used for Economic Commission for Europe [ECE] R94, progressive deformable barrier test as proposed by France for a new ECE regulation, moveable deformable barrier test as discussed worldwide, full-width rigid barrier test as used in Federal Motor Vehicle Safety Standard [FMVSS] 208, and full-width deformable barrier test) were analyzed regarding their potential for future frontal impact legislation. The research activities focused on car-to-car frontal impact accidents based on accident investigations involving newer cars. Test procedures were developed with both a crash test program and numerical simulations. The proposal from FIMCAR is to use a full-width test procedure with a deformable element and compatibility metrics in combination with the current offset test as a frontal impact assessment approach that also addresses compatibility. By adding a full-width test to the current ODB test it is possible to better address the issues of structural misalignment and injuries resulting from high acceleration accidents as observed in the current fleet. The estimated benefit ranges from a 5 to 12 percent reduction of fatalities and serious injuries resulting from frontal impact accidents. By using a deformable element in the full-width test, the test conditions are more representative of real-world situations with respect to acceleration pulse, restraint system triggering time, and deformation pattern of the front structure. The test results are therefore expected to better represent real-world performance of the tested car. Furthermore, the assessment of the structural alignment is more robust than in the rigid wall test.
A means of assessing the passive safety of automobiles is a desirable instrument for legislative bodies, the automobile industry, and the consumer. As opposed to the dominating motor vehicle assessment criteria, such as engine power, spaciousness, aerodynamics and consumption, there are no clear and generally accepted criteria for assessing the passive safety of cars. The proposed method of assessment combines the results of experimental safety tests, carried out according to existing legally prescribed or currently discussed testing conditions, and a biomechanical validation of the loading values determined in the test. This evaluation is carried out with the aid of risk functions which are specified for individual parts of the body by correlating the results of accident analysis with those obtained by computer simulation. The degree of conformance to the respective protection criterion thus deduced is then weighted with factors which take into account the frequency of occurrence and the severity of the accident on the basis of resulting costs. Each of the test series includes at least two frontal and one lateral crash test against a deformable barrier. The computer-aided analysis and evaluation of the simulation results enables a vehicle-specific overall safety index as well as partial and individual safety values to be determined and plotted graphically. The passive safety provided by the respective vehicle under test can be defined for specific seating positions, special types of accident, or for individual endangered parts of the body.
Today, Euro NCAP is a well established rating system for passive car safety. The significance of the ratings must however be evaluated by comparison with national accident data. For this purpose accidents with involvement of two passenger cars have been taken from the German National Road Accident Register (record years 1998 to 2004) to evaluate the results of the NCAP frontal impact test configuration. Injury data from both drivers involved in frontal car to car collisions have been sampled and have been compared, using a "Bradley Terry Model" which is well established in the area of paired comparisons. Confounders " like mass ratio of the cars involved, gender of the driver, etc. " have been accounted for in the statistical model. Applying the Bradley Terry Model to the national accident data the safety ranking from Euro NCAP has been validated (safety level: 1star <2 star <3 star <4 star). Significant safety differences are found between cars of the 1 and 2 star category as compared to cars of the 3 and 4 star category. The impact of the mass ratio was highly significant and most influential. Changing the mass ratio by an amount of 10% will raise the chance for the driver of the heavier car to get better off by about 18%. The impact of driver gender was again highly significant, showing a nearly 2 times lower injury risk for male drivers. With regard to the NCAP rating drivers of a high rated car are more than 2 times more probable (70% chance) to get off less injured in a frontal collision as compared to the driver of a low rated car.
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.
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.
The off-set assessment procedure potentially contributes to the FIMCAR objectives to maintain the compartment strength and to assess load spreading in frontal collisions. Furthermore it provides the opportunity to assess the restraint system performance with different pulses if combined with a full-width assessment procedure in the frontal assessment approach. Originally it was expected that the PDB assessment procedure would be selected for the FIMCAR assessment approach. However, it was not possible to deliver a compatibility metric in time so that the current off-set procedure (ODB as used in UNECE R94) with some minor modifications was proposed for the FIMCAR Assessment Approach. Nevertheless the potential to assess load spreading, which appears not to be possible with any other assessed frontal impact assessment procedure was considered to be still high. Therefore the development work for the PDB assessment procedure did not stop with the decision not to select the PDB procedure. As a result of the decisions to use the current ODB and to further develop the PDB procedure, both are covered within this deliverable. The deliverable describes the off-set test procedure that will be recommended by FIMCAR consortium, this corresponds to the ODB test as it is specified in UN-ECE Regulation 94 (R94), i.e. EEVC deformable element with 40% overlap at a test speed of 56 km/h. In addition to the current R94 requirements, FIMCAR will recommend to introduce some structural requirements which will guarantee sufficiently strong occupant compartments by enforcing the stability of the forward occupant cell. With respect to the PDB assessment procedure a new metric, Digital Derivative in Y direction - DDY, was developed, described, analysed, and compared with other metrics. The DDY metric analyses the deformation gradients laterally across the PDB face. The more even the deformation, the lower the DDY values and the better the metric- result. In order analyse the different metrics, analysis of the existing PDB test results and the results of the performed simulation studies was performed. In addition, an assessment of artificial deformation profiles with the metrics took place. This analysis shows that there are still issues with the DDY metric but it appears that it is possible to solve them with future optimisations. For example the current metric assesses only the area within 60% of the half vehicle width. For vehicles that have the longitudinals further outboard, the metric is not effective. In addition to the metric development, practical issues of the PDB tests such as the definition of a scan procedure for the analysis of the deformation pattern including the validation of the scanning procedure by the analysis of 3 different scans at different locations of the same barrier were addressed. Furthermore the repeatability and reproducibility of the PDB was analysed. The barrier deformation readings seem to be sensitive with respect to the impact accuracy. In total, the deliverable is meant to define the FIMCAR off-set assessment procedure and to be a starting point for further development of the PDB assessment procedure.