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There is a need for detecting characteristics of pedestrian movement before car-pedestrian collisions to trigger a fully reversible pedestrian protection system. For this purpose, a pedestrian sensor system has been developed. In order to evaluate the effectiveness of the sensor system, the in-depth knowledge of car-pedestrian impact scenarios is needed. This study aims at the evaluation of the sensor system. The accident data are selected from the STRADA database. The accident scenarios available in this database were evaluated and the knowledge of the most common scenarios was developed in terms of the pedestrian trajectory, the pedestrian speed, the car trajectory, the car velocity, etc. A mathematical model was then established to evaluate the sensor system with different detective angles. It was found that in order to detect all the pedestrians in the most common scenarios on time the sensor detective angle must be kept larger than 60 degrees.
The advent of active safety systems calls for the development of appropriate testing methods. These methods aim to assess the effectivity of active safety systems based on criteria such as their capability to avoid accidents or lower impact speeds and thus mitigate the injury severity. For prospective effectivity studies, simulation becomes an important tool that needs valid models not only to simulate driving dynamics and safety systems, but also to resolve the collision mechanics. This paper presents an impact model which is based on solving momentum conservation equations and uses it in an effectivity study of a generic collision mitigation system in reconstructed real accidents at junctions. The model assumes an infinitely short crash duration and computes output parameters such as post-crash velocities, delta-v, force directions, etc. and is applicable for all impact collision configurations such as oblique, excentric collisions. Requiring only very little computational effort, the model is especially useful for effectivity studies where large numbers of simulations are necessary. Validation of the model is done by comparison with results from the widely used reconstruction software PC-Crash. Vehicles involved in the accidents are virtually equipped with a collision mitigation system for junctions using the software X-RATE, and the simulations (referred to as system simulations) are started sufficiently early before the collision occurred. In order to assess the effectivity, the real accident (referred to as baseline) is compared with the system simulations by computing the reduction of the impact speeds and delta-v.
Accident research 2.0: New methods for representative evaluation of integral safety in traffic
(2013)
BMW has developed a procedure for rating Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) benefits that integrates two distinct tools. The tool "S.A.F.E.R." is designed to analyze the pre-crash phase. The aim of S.A.F.E.R. is to simulate all relevant processes in sufficient detail to obtain reproducible estimates of key indicators (effectiveness, false positives, etc.). The relevant processes include not only traffic and vehicle dynamics, but also environmental and most importantly human factors. Representative distributions of factors and parameters are obtained by taking the stochastic variation of all relevant parameters into account in the simulations. The second tool, known as "ICOS", has been designed to provide a high-resolution, high-fidelity description of crash phase dynamics. If one converts the outputs of stochastic simulation into inputs for crash dynamics, the result is a comprehensive description of exactly how a safety system can reduce injuries. Applications currently focus on high-fidelity simulation of individual crashes in order to enhance our understanding and optimization of connected safety systems. An integrated simulation process thus allows an exact prediction of the effectiveness in individual cases in terms of injury severity. The development and rating of integral safety need to reflect the true efficiency in the field. The integrated approach described here could provide a valid and reproducible basis for rating connected systems of active and passive safety. In particular, "virtual experiments" using a traffic-based approach and incorporating models of all relevant processes constitute an essential element of the approach.
The project UR:BAN "Cognitive assistance (KA)" aims at developing future assistance systems providing improved performance in complex city traffic. New state-of-the-art panoramic sensor technologies now allow comprehensive monitoring and evaluation of the vehicle environment. In order to improve protection of vulnerable road users such as pedestrians and cyclists, a particular objective of UR:BAN is the evaluation and prediction of their behaviour and actions. The objective of subproject "WER" is development support by providing quantitative estimates of traffic collisions at the very start and predict potential in terms of optimized accident avoidance and reduction of injury severity. For this purpose an integrated computer simulation toolkit is being devised based on real world accidents (GIDAS as well as video documented accidents), allowing the prediction of potential effectiveness and future benefit of assistance systems in this accident scenario. Subsequently, this toolkit may be used for optimizing the design of implemented assistance systems for improved effectiveness.
The evaluation of the expected benefit of active safety systems or even ideas of future systems is challenging because this has to be done prospectively. Beside acceptance, the predicted real-world benefit of active safety systems is one of the most important and interesting measures. Therefore, appropriate methods should be used that meet the requirements concerning representativeness, robustness and accuracy. The paper presents the development of a methodology for the assessment of current and future vehicle safety systems. The variety of systems requires several tools and methods and thus, a common tool box was created. This toolbox consists of different levels, regarding different aspects like data sources, scenarios, representativeness, measures like pre-crash-simulations, automated crash computation, single-case-analyses or driving simulator studies. Finally, the benefit of the system(s) is calculated, e.g. by using injury risk functions; giving the number of avoided/mitigated accidents, the reduction of injured or killed persons or the decrease of economic costs.
Accident data shows that the vast majority of pedestrian accidents involve a passenger car. A refined method for estimating the potential effectiveness of a technology designed to support the car driver in mitigating or avoiding pedestrian accidents is presented. The basis of the benefit prediction method consists of accident scenario information for pedestrian-passenger car accidents from GIDAS, including vehicle and pedestrian velocities. These real world pedestrian accidents were first reconstructed and the system effectiveness was determined by comparing injury outcome with and without the functionality enabled for each accident. The predictions from Volvo Cars" general Benefit Estimation Model are refined by including the actual system algorithm and sensing models for a relevant car in the simulation environment. The feasibility of the method is proven by a case study on a authentic technology; the Auto Brake functionality in Collision Warning with Full Auto Brake and Pedestrian Detection (CWAB-PD). Assuming the system is adopted by all vehicles, the Case Study indicates a 24% reduction in pedestrian fatalities for crashes where the pedestrians were struck by the front of a passenger car.
Aktive Systeme der passiven Fahrzeugsicherheit zum Fußgängerschutz, sogenannte crash-aktive Fußgängerschutzsysteme, werden seit 2005 zur Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen (siehe Verordnung (EG) Nr. 78/2009 und 631/2009) in Serienfahrzeugen eingesetzt. Diese crash-aktiven Fußgängerschutzsysteme stellen im Gegensatz zu den rein passiven Systemen nur eine instationäre Lösung dar. Da die innerhalb der gesetzlichen Anforderungen definierten Testverfahren zur Bewertung stationärer Systeme entwickelt wurden, können derzeit mögliche Risiken instationärer Systeme nicht berücksichtigt werden. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll ein Bewertungsverfahren für diese crash-aktiven Fußgängerschutzsysteme entwickelt werden, welches das reale Potential dieser Systeme möglichst gut wiedergibt. Basis hierfür soll eine umfangreiche Untersuchung zusätzlicher Risiken bilden. Die hier untersuchten instationären Schutzmaßnahmen werden nur im Falle eines Fahrzeuganpralls gegen Fußgänger aktiviert, der daher zuverlässig erkannt werden muss. Für die hierfür eingesetzten, kontaktbasierten Sensorsysteme stellen Fußgänger mit geringen Lasteinträgen in die Fahrzeugfront eine große Herausforderung dar. Die Lasteinträge hängen von zahlreichen Faktoren, wie bspw. der Höhe der entsprechenden Krafteinleitungspfade sowie der Größe und dem Gewichts des Fußgängers, ab. Mit Hilfe von umfangreichen Anprallversuchen und -simulationen wird gezeigt, dass die bisher eingesetzten Prüfkörper nur zum Teil für die Erfüllung dieser Anforderungen geeignet sind. Für ein geeignetes Prüfverfahren müssen daher neue Prüfkörper entwickelt werden. Durch die Aktivierung der Schutzmaßnahme soll bei den crash-aktiven Systemen vor allem das Verletzungsrisiko beim Kopfanprall verringert werden. Hierfür wird häufig die hintere Motorhaubenkante angehoben, um zusätzlichen Deformationsfreiraum zur Verfügung zu stellen. Die Haubenanhebung kann jedoch auch in zusätzlichen Verletzungsrisiken resultieren, bspw. durch die exponierte hintere Haubenkante oder die Verringerung des Deformationsfreiraums in Folge des Oberkörperanpralls. Ein Ersatzprüfverfahren zur Bewertung der Haubendeformation mit Hilfe des Hüftimpaktors wird vorgestellt. Ein hybrides Testverfahren bestehend aus Simulation und Versuch eignet sich für eine objektive Bewertung dieser Systeme, wobei die entsprechenden Versuchsparameter mit Hilfe der vorherigen Simulation bestimmt werden können.
Auf der Grundlage von 951 Unfallprotokollen aus den Jahren 1997 bis 2005, bei denen Bedienstete, Fahrzeuge oder Geräte der Straßenbauverwaltungen in Arbeitsstellen kürzerer Dauer (AkD) auf Autobahnen zu Schaden kamen, wurden relevante Unfallmuster herausgearbeitet. So konnte im Wesentlichen der Lkw als Hauptunfallverursacher mit einem Anteil von knapp 60 % am Gesamtunfallaufkommen identifiziert werden. Hauptsächlich sind AkD bei Sperrung des rechten Fahrstreifens oder des Standstreifens betroffen. Ein "Anprall von hinten" auf dem rechten Fahrstreifen und ein "seitliches Streifen" auf dem Standstreifen von zum Beispiel Absperrtafeln oder Fahrzeugen treten mit etwa gleichen Anteilen am häufigsten auf. Ferner zeigen die Auswertungen, dass 2/3 aller Unfälle bei stationären AkD aufgetreten sind. Besonders auffällig ist, dass fast 80 % der verunglückten Mitarbeiter in ihrem Fahrzeug zu beklagen sind, nur ca. 20 % der Verunglückten waren beim Unfall außerhalb der Fahrzeuge. Beim Ein- und Aussteigen sind nur 4 Unfälle dokumentiert, diese allerdings mit je zwei Getöteten und Verletzten. Hinsichtlich der relevanten Unfallmuster wurden Maßnahmen abgeleitet, die zum einen die Unfallvermeidung und zum anderen die Unfallfolgenminderung zum Ziel haben. Im Rahmen einer Abschätzung wurden diese Maßnahmen bewertet und das erwartete Reduzierungspotenzial, einerseits bezogen auf die Anzahl vermeidbarer Unfälle und andererseits auf die Vermeidung von Verletzten, abgeleitet. Die Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit des Betriebsdienstpersonals in AkD wurden hinsichtlich ihrer Wirkungsweise (optisch, akustisch, haptisch) auf den Verkehrsteilnehmer bewertet. Aufgrund der haptischen Wirkungsweise auf die Verkehrsteilnehmer beim Überfahren von Warnschwellen könnte bei stationären AkD ein relativ großes Reduzierungspotenzial zu erreichen sein. Gleiches gilt auch beim Einsatz des Unfall-Vorwarn-Systems (UVS). Das größte Potenzial zur Vermeidung von Unfällen stellt die aktive Fahrzeugsicherheit bei den unfallverursachenden Verkehrsteilnehmern dar. Würden Lkw, die als Hauptunfallverursacher in Relation zu ihrer Fahrzeuganzahl deutlich überrepräsentiert sind, mit radarbasierten Fahrgeschwindigkeitsreglern und Spurassistenzsystemen ausgestattet, könnte mit relativ geringem Aufwand ein hohes Maß an Sicherheit erzielt werden. Nutznießer einer solchen Pflichtausstattung wären darüber hinaus natürlich auch alle anderen Verkehrsteilnehmer, die bei Auffahrunfällen etc. davon profitieren würden. Auf die Installation von aktiven Sicherheitssystemen in Fahrzeuge kann nur durch entsprechende Vorgaben des Gesetzgebers Einfluss genommen werden. Empfehlenswert erscheint außerdem der Einsatz von Unfalldatenschreibern (UDS) inklusive der Dokumentation des Fahrerverhaltens wie zum Beispiel Festhalten des Lenkrades, um den Unfallhergang im Nachhinein rekonstruieren zu können. Insgesamt bieten passive Schutzsysteme in den Betriebsdienstfahrzeugen wegen der hohen Anteile von Verunglückten in den Fahrzeugen das größte Potenzial zur Vermeidung von Verletzungen. So könnten bereits durch die generelle Empfehlung zum Anlegen des Sicherheitsgurtes, auch bei der Absicherung von Arbeitsstellen oder Kurzfahrten, rund 30 % der zu erwartenden verletzten Fahrzeuginsassen vermieden werden. Zur Unterstreichung dieser Maßnahme sollte in entsprechenden Sicherheitsunterweisungen auf die Unfallgefahr hingewiesen werden. Diese sollten nicht nur das jederzeit gegenwärtige Gefährdungsrisiko ins Bewusstsein rufen, sondern auch die Eigensicherung, wie zum Beispiel erhöhte Aufmerksamkeit beim Ein- und Aussteigen, das Anlegen der Sicherheitsgurte, die korrekte Sitzposition sowie die persönliche Kopfstützeneinstellung betreffen. Ein sehr großes Vermeidungspotenzial insbesondere von HWS-Verletzungen bieten zum Beispiel Nackenairbags, aber auch Kopfstützensysteme in Verbindung mit Gurtstraffern mit zu erwartenden Reduzierungen von über 80 % der Verunglückten in den Fahrzeugen.
Active safety systems are aimed at accident prevention, hence the knowledge required for their development is different from that required for passive safety systems aimed at injury prevention. Particularly, knowledge about accident causation is required. When looking at existing accident causation data, it is argued it fails to explain in sufficient detail how and why the accidents occur. Therefore, there is a need for detailed micro-level descriptions of accident causation mechanisms, and also of methodologies suitable for creating such descriptions. One study addressing these needs is the Swedish project FICA (Factors Influencing the Causation of Accidents and Incidents), where an accident investigation methodology suitable for active safety is developed, and in-depth accident investigations following this methodology are carried out on-scene in the area of Gothenburg by a multidisciplinary team. A preliminary aggregated analysis of different cases shows that the methodology developed is adequate for pointing out common contributing factors and devising principal countermeasures.
Methods for analyzing the efficiency of primary safety measures based on real life accident data
(2009)
Primary safety measures are designed to help to avoid accidents or, if this is not possible, to stabilize respectively reduce the dynamics of the vehicle to such an extent that the secondary safety measures are able to act as good as possible. The efficiency of a primary safety measure is a criterion for the effectiveness, with which a system of primary safety succeeds in avoiding or mitigation the severity of accidents within its range of operation and in interactionwith driver and vehicle. Based on Daimler-´s philosophy of the "Real Life Safety" the reflection of the real world accidents in the systems range of operation is both starting point as well as benchmark for its optimization. This paper deals with the methodology to perform assessments of statistical representative efficiency of primary safety measures. To be able to carry out an investigation concerning the efficiency of a primary safety measure in a transparent and comparable way basic definitions and systematics were introduced. Based on these definitions different systematic methods for estimating efficiency were discussed and related to each other. The paper is completed by presenting an example for estimating the efficiency of actual "single" and "multi" connected primary safety systems.