Abteilung Fahrzeugtechnik
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Abschluss des deutsch-französischen Verbundprojekts "Inter-Vehicle Hazard Warning" (DEUFRAKO-IVWH)
(2004)
Im Rahmen der Deutsch-Französischen Kooperation im Verbundprojekt "Inter-Vehicle Hazard Warning" (DEUFRAKO-IVWH) wurde ein auf Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation basierendes Warnsystem konzipiert und bewertet. Die im Rahmen des Projekts durchgeführten Arbeiten haben gezeigt, dass ein auf Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation basierendes Warnsystem prinzipiell geeignet ist, einen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit zu leisten. Das Ausmaß der zu erwartenden positiven Effekte ist allerdings ganz wesentlich abhängig vom Ausstattungsgrad der Fahrzeugflotte mit einem solchen System.
Die Gestaltung der Interaktion zwischen den elektronischen "Infotainment"-Systemen im Auto und dem Fahrer gewinnt zunehmend an Bedeutung für die Verkehrssicherheit. Dem positiven Nutzen, den die Systeme hinsichtlich Fahrerunterstützung und Fahrkomfort aufweisen, stehen möglicherweise negative Auswirkungen auf die Fahrsicherheit gegenüber, wenn Ablenkung und Überlastung des Fahrers auftreten. Diesem Problemfeld widmete sich das EU-Projekt "Communication Multimedia Unit Inside Car" (COMMUNICAR), das im Juni 2003 abgeschlossen wurde. Hauptziel des Projekts waren die Entwicklung und Evaluierung eines Systems, das den Fahrer bei der Bewältigung der eingehenden Informationen unterstützt und eine zentrale Bedienmöglichkeit aufweist. Das COMMUNICAR-System enthält folgende wesentliche Elemente: Verschiedene Funktionen zu Telematikdiensten, Unterhaltung und zur digitalen Darstellung der traditionellen Informationen; eine als Informationsmanager (IM) bezeichnete regelbasierte Filterlogik sowie eine multimediale integrierte Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) zur zentralen Bedienung und Informationsausgabe. In der ersten Phase der Entwicklung wurden die Nutzeranforderungen analysiert, die Funktionen definiert und die Ein-/Ausgabemodalitäten festgelegt. In der zweiten Phase wurden virtuelle Prototypen zur Gestaltung der MMS erarbeitet und diese in den anschließenden Nutzertest im Labor bewertet und ausgewählt. Die dritte Phase diente der Systementwicklung, bei der es vor allem um die Filterlogik des IM ging. Das System wurde zunächst im Fahrsimulator, anschließend unter Feldbedingungen getestet. Die Ergebnisse, die in den wesentlichen Einzelheiten berichtet werden, zeigten insgesamt ein positives Bild sowohl hinsichtlich der subjektiven Akzeptanzbewertung als auch hinsichtlich des Fahrverhaltens.
In der Europäischen Union (EU) gab es 1999 circa 1,3 Millionen Straßenverkehrsunfälle mit Personenschaden, wobei circa 42.000 Personen getötet wurden. Ziel der EU ist es diese Zahl auf 25.000 im Jahr 2010 zu senken. Die EEVC befasst sich bereits seit Anfang der 80er Jahre mit der Thematik Fußgängerschutz in verschiedenen Arbeitsgruppen. Im Dezember 1998 legte die EEVC-Arbeitsgruppe 17 "Fußgängersicherheit" ihren Abschlussbericht vor, in dessen Anhang ein Prüfverfahren zum fahrzeugseitigen Fußgängerschutz enthalten ist. Dieses Prüfverfahren wird vorgestellt. Es basiert auf Komponententests. Unterschieden werden drei Prüfkörperarten und insgesamt vier Prüfkörper. Aus wissenschaftlicher Sicht und aus Sicht der Unfallforschung empfiehlt die EEVC-Arbeitsgruppe 17 eine umfassende Einführung des vorgeschlagenen Prüfverfahrens mit allen Prüfkörpern, gegebenenfalls in Form einer stufenweisen Einführung.
Ausgehend von den Unfalldaten der letzten Jahre wird die Bedeutung von Fußgängerunfällen im Unfallgeschehen dargestellt. Betrachtet man die bei Unfällen getöteten Verkehrsteilnehmer, so sind am häufigsten Personen in Kraftfahrzeugen betroffen. Am zweithäufigsten werden, gemäß der Unfallstatistik, Fußgänger getötet. Eine Möglichkeit zur Verbesserung des Schutzes von Fußgängern und anderen sogenannten "ungeschützten Verkehrsteilnehmern" im Falle einer Kollision mit einem Kraftfahrzeug sind Maßnahmen am Fahrzeug. Um die Wirksamkeit derartiger Maßnahmen zu beurteilen, wurde durch das EEVC (European Enhanced Vehicle-Safety Committee) ein Prüfverfahren entwickelt. Es handelt sich dabei um ein Komponentenprüfverfahren, mit dem die Frontstruktur von Fahrzeugen, die bei einer Kollision mit einem Fußgänger hauptsächlich betroffen ist, geprüft wird. Es werden keine den gesamten Menschen repräsentierende Dummies verwendet, stattdessen werden Prüfkörper, die einzelne Körperteile simulieren, eingesetzt. Dieser EEVC Vorschlag wird geschildert. Darüber hinaus wird über Aktivitäten außerhalb des EEVC berichtet, sowie über den aktuellen Stand der Bemühungen der Europäischen Kommission in Bezug auf den Fußgängerschutz, die derzeit, auf Grundlage des Prüfvorschlages des EEVC, einen Vorschlag für eine Europäische Richtlinie erarbeitet.
Der Autor berichtet über zwei Forschungsprojekte zur Prüfung von runderneuerten Reifen durch Schnell- und Dauerlaufprüfung. Es wurden Pkw- und Lkw-Reifen mit Karkassen unterschiedlicher Hersteller und unterschiedlichen Alters mit und ohne reparierte Durchstoßschäden untersucht. Die Versuchsergebnisse spechen für eine Altersbegrenzung der rundzuerneuernden Karkassen auf 6 Jahre. Das Reparieren sollte nur bei der Runderneuerung von Lkw-Reifen toleriert werden. Eine Rückstufung der Geschwindigkeitsklassen nach Runderneuerung von Pkw-Reifen zeigt eine positive Wirkung.
Die Untersuchung sollte erörtern, ob es empfehlenswert ist, das Testverfahren zum streifenden Anprall eines Motorradhelmes auf die Straßenoberfläche in die ECE-R 22 aufzunehmen. Dazu war zu klären, ob die Testmethode geeignet ist, rotatorische Kräfte auf den Prüfkopf zu erfassen und ob sich aufgrund der Unfallsituationen eine Notwendigkeit für ein solches Testverfahren ergibt. Die Messergebnisse zeigen, dass der Zusammenhang zwischen der verletzungswirksamen Rotationsbeschleunigung und der im Testverfahren gemessenen Tangentialkraft nicht ohne Zweifel belegbar ist. Somit wäre zu fordern, dass statt der Tangentialkraft die Rotationsbeschleunigung als Verletzungskriterium betrachtet wird. Dafür wird jedoch ein sehr hoher Anspruch an die Messtechnik im Labor gestellt. Aus der Sicht der Unfallforschung lässt sich sagen, dass bei derartigen Anprallsituationen, insbesondere bei Anprallgeschwindigkeiten von unter 40 km/h, die sich im Laborversuch realisieren lassen, nur mäßige Kopfverletzungen auftreten (AIS 2 oder geringer). Der hohe Aufwand des Testverfahrens scheint also nicht gerechtfertigt zu sein.
Der Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahn bestimmt in entscheidender Weise die Fahrsicherheit, insbesondere bei Nässe. Wer sein Fahrzeug mit breiteren Reifen ausrüsten will, hat oftmals keine Möglichkeit, die Eigenschaften der jeweiligen Reifen bei nachlassender Profiltiefe einzuschätzen. Es sollte in dieser Untersuchung geklärt werden, ob die Verwendung von Breitreifen Nachteile für die Fahrsicherheit bei Nässe mit sich bringt, insbesondere unter Berücksichtigung der im Betrieb zwangsläufig nachlassenden Profiltiefe. Im Innentrommelprüfstand der Bundesanstalt für Straßenwesen wurden Kraftschlussuntersuchungen an Pkw-Reifen in drei verschiedenen Breiten durchgeführt. Die Untersuchung beschäftigt sich mit dem Einfluss der Reifenbreite, der Profilgestaltung und der Profilhöhe auf den Kraftschluss bei Nässe. Dabei werden auch die Parameter Fahrgeschwindigkeit, Wasserfilmhöhe, Radlast und Reifeninnendruck berücksichtigt, die den Kraftschluss bei Nässe maßgeblich mitbestimmen. Steigende Fahrgeschwindigkeit, geringere Profiltiefe und höherer Wasserfilm verringern die maximal übertragbaren Bremskräfte. Höhere Radlasten verringern die Tendenz des Reifens, unter dem Druck des sich ausbildenden Wasserkeils aufzuschwimmen und verbessern dadurch das Kraftschlussverhalten bei Nässe. Niedrige Profilhöhen führen wegen der schlechter werdenden Wasserverdrängung zu einem stärkeren Abfall der Kraftschlussmaximalwerte bei steigender Geschwindigkeit oder höherem Wasserfilm. Insgesamt birgt die Kombination von hoher Fahrgeschwindigkeit, niedriger Profiltiefe und hohem Wasserfilm eine extrem hohe Aquaplaninggefahr, die sich noch verstärkt, wenn der korrekte Reifeninnendruck unterschritten wird. Bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten zeigen schmalere Reifen Vorteile, während bei höheren Fahrgeschwindigkeiten und niedrigen Wasserfilmhöhen Breitreifen das Niveau schmaler Reifen sogar übertreffen können. Dieser Effekt ist auf die spezielle laufrichtungsgebundene Profilgestaltung der hier untersuchten Breitreifen zurückzuführen.
Etwa ab Fahrgeschwindigkeiten von 60 km/h wird bei Pkw das Abrollgeräusch der Reifen auf der Straße zur dominierenden Geräuschquelle, Maßnahmen zur Minderung der Geräuschemission von Pkw auf schnell befahrenen Straßen müssen daher primär an den Entstehungsmechanismen dieser Reifen/Fahrbahngeräusche ansetzen. Bisher sind im wesentlichen zwei Hauptursachen für die Geräuscherzeugung gefunden worden: die Schwingungsanregung der Reifendecke und die Bildung aerodynamischer Schallquellen im Reifenprofil. Aus früheren Untersuchungen am Innentrommelprüfstand der Bundesanstalt für Straßenwesen und Messungen an Autobahnfahrbahnen mit Zementdeckschichten ist bekannt, dass Feinsplittabstreuungen die Reifengeräuschemissionen absenken können. Am Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn der BASt wurden Reifengeräusch-, Rollwiderstands-, Griffigkeits- und Texturmessungen an Abstreuungen verschiedener Körnungen durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war es dabei, festzustellen, ob durch Splittabstreuungen der Geräuschpegel von Pkw-Reifen abgesenkt werden kann, wie die Reifengeräuschemission von der Texturtiefe der Abstreuung abhängt und wie sich Rollwiderstand, Griffigkeit und Textur abgestreuter Decken mit der Verringerung der Größe des Abstreukorns verändern. Die günstigsten Ergebnisse bei Rollgeräusch und Rollwiderstand wurden im Bereich von Korndurchmessern zwischen 1-2 mm gefunden, zudem weisen die untersuchten Fahrbahndecken in diesem Kornbereich eine gute Griffigkeit auf.
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.
Es wurden Versuchsreihen mit Trageeinrichtungen von Motorrad- und Fahrradhelmen durchgeführt. Trageeinrichtungen sollen bei einem Unfall verhindern, dass es zu einem Verlust des Helms kommt. Zur Prüfung der Belastbarkeit von Trageeinrichtungen wurde ein Prüfstand entwickelt und aufgebaut, mit dem die Kraft, der ein Tragesystem standhalten kann, bestimmt werden kann. Die Ergebnisse belegen, dass Tragesysteme von Motorradhelmen Kräften widerstehen können, die fast dreimal so hoch sind, wie die unter Standardbedingungen der ECE-R 22 aufgebrachten. Vier der fünf getesteten Fahrradhelme widerstanden höheren Kräften als im Normentwurf gefordert.
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.
Beschrieben wird die Evaluierung eines Testverfahrens der Arbeitsgruppe 10 des European Experimental Vehicle Committee, mit dem die "Fußgängerverträglichkeit" von Frontflächen von Personenkraftwagen bestimmt werden kann. Dabei werden verschiedene Anprallarten von Fußgängern an Fahrzeugen simuliert: der Anprall eines Beines an den Stoßfänger, der Anprall des Oberschenkels an die Vorderkante der Fronthaube und der Anprall des Kopfes auf die Fronthaube. Im Beitrag wird auf die Durchführung von Tests zum Oberschenkelanprall und zum Beinanprall an drei verschiedenen Fahrzeugtypen eingegangen. Beschrieben werden Testverfahren, Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung. Die Versuchsreihe zeigte, dass das entwickelte Testverfahren praktikabel ist.
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.
Das Auto gerät zunehmend in das Spannungsfeld zwischen dem Bedürfnis nach Mobilität und dem Umweltschutz. Viele Maßnahmen zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission wurden bereits ergriffen. Nunmehr wird auch dem Rollwiderstand der Bereifung Beachtung geschenkt. Dem Autofahrer werden von mehreren Reifenherstellern sogenannte "rollwiderstandsarme" Reifen angeboten. In den Werbeaussagen der Hersteller wird eine Reduzierung des Rollwiderstandes mit bis zu 30 Prozent angegeben und eine Kraftstoffersparnis von bis zu 5 Prozent versprochen. Durch die Untersuchung der Bundesanstalt für Straßenwesen sollte diese Aussage überprüft werden. Dabei wurden im Prüfstand Fahrzeug/Fahrbahn ingesamt jeweils drei Reifen von drei Herstellern in zwei Reifengrößen (175/70 R13 T und 195/65 R15 H/V) als Normalversion und als rollwiderstandsarme Ausführung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten getestet. Gemessen an den Werbeaussagen konnte lediglich bei einem Reifenhersteller das gesteckte Ziel annähernd erreicht werden.
Der Nutzen des Schutzhelmes für motorisierte Zweiradfahrer ist unumstritten. Die Grenzwerte für eine zulässige Kopfbeschleunigung bei der Prüfung des Dämpfungsverhaltens gemäß ECE-R 22 sind jedoch weiterhin in der Diskussion. In der vorliegenden Untersuchung wird deshalb die Kopfbelastung eines Dummys beim Pkw-Crash-Versuch mit den Belastungen des behelmten Prüfkopfes bei Fallversuchen gemäß ECE-R 22 verglichen. Bei den durchgeführten Fallversuchen besteht ein enger Zusammenhang zwischen HIC und maximaler Beschleunigung, der durch eine analytische Funktion beschrieben werden kann. Es kann gezeigt werden, dass die bei ECE-R 22 zulässige Kopfbeschleunigung von 300 g einem HIC von etwa 3400 entspricht. Zur Bewertung von Schutzhelmen mit verbesserten Stoßabsorptionseigenschaften erscheint es sinnvoll, wie anhand von Modellrechnungen gezeigt wird, den HIC als Schutzkriterium einzuführen. Bei einer Anprallgeschwindigkeit von 7 m/s kann ein HIC von 1500 als realistische Forderung angesehen werden, sofern bei der ECE-Regelung der sogenannte Zweitschlag entfällt. Bei den Pkw-Versuchen ist kein Zusammenhang zwischen HIC und maximaler Beschleunigung vorhanden. Hier ist der HIC als Verletzungskriterium etabliert, und das ist für den komplexen Verlauf des Signals der Kopfbeschleunigung sinnvoll. Eine Bewertung nach anderen Kopfschutzkriterien würde die Rangfolge der einzelnen Versuche ändern. Bei Helmversuchen auf den Stirnanprallpunkt B werden starke Rotationen des rückprallenden Systems Prüfkopf/Helm beobachtet. In Verbindung damit treten hohe Rotationsbeschleunigungen auf. Diese liegen, wie bei einem Teil der Helmversuche gemessen, zwischen 2,4 und 4,8 krad/s2.
Bei der Untersuchung des Insassenschutzes von Pkw's bei Seitenkollisionen wurden als seitlich auftreffende Fahrzeuge neben Pkw auch unterschiedliche Barrierenformen verwendet. Um die Zahl der Prüfungen im Typgenehmigungsverfahren für neue Pkw-Modelle gering zu halten, wurde von der europäischen Automobilindustrie ein Vorschlag zur Harmonisierung europäischer und amerikanischer Lösungen entwickelt. Es wurden zwei Versuchsserien zur Beurteilung des Quergeschwindigkeitseinflusses mit Fahrzeugen europäischer Größenverhältnisse durchgeführt sowie eine Serie mit einer Versuchskonfiguration, die zur Harmonisierung vorgeschlagen wurde. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Kombination einer mobilen deformierbaren Barriere mit Bewegungsparametern zur Simulation eines Querbewegungseinflusses durch kinematische Umkehrung am gestoßenen Fahrzeug nur zu einem geringen Teil die gleiche Belastung bewirkt, wie bei der Kollision mit zwei bewegten Fahrzeugen.