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Testverfahren zur Bewertung und Verbesserung von Kinderschutzsystemen beim Pkw-Seitenaufprall
(2003)
Die gegenwärtige europäische Regelung zur Prüfung und Zulassung von Kinderschutzsystemen (KSS) für Pkw (ECE-R44-03) beinhaltet dynamische Tests zur Frontal- und Heckaufprallsimulation. Der Seitenaufprall ist bisher nicht berücksichtigt, obwohl die Verletzungsschwere und die Folgekosten groß sind. Im Gegensatz zum Frontal- und Heckaufprall ist der Seitenaufprall gekennzeichnet durch eine direkte Lasteinleitung durch intrudierende Strukturen. Das Kinderschutzsystem und das Kind werden durch große Kontaktkräfte direkt beaufschlagt. Verletzungen des Kopfes und Halsbereichs von Kindern in KSS sind hierbei häufig und schwer. Seit 1993 beschäftigt sich daher eine ISO-Arbeitsgruppe (International Standardization Organisation) mit der Entwicklung eines Testverfahrens zur Prüfung von KSS beim Seitenaufprall. Die Ziele und entsprechende Ideen sowie Konzepte beteiligter Parteien sind bis heute kontrovers, so dass bisher keine endgültige Einigung im Rahmen der Arbeitsgruppe erzielt werden konnte. Ziel der vorliegenden Arbeit als Abschluss eines Projekts der BASt (Bundesanstalt für Straßenwesen) und dem Fachgebiet Kraftfahrzeuge der TU Berlin ist es, die komplexe Problematik zu dem Thema umfassend darzustellen und gleichzeitig einen ganzheitlichen Lösungsvorschlag anzubieten. Hierzu sind die Teilergebnisse der ISO-Arbeitsgruppe im ersten Schritt strukturiert und analysiert worden. Wissenslücken wurden detektiert und in einem weiteren Schritt beseitigt. Alle Teilergebnisse wurden im Rahmen der ISO-Arbeitsgruppe präsentiert, diskutiert und größtenteils auch akzeptiert. Der aktuelle Stand der ISO-WG1 ist somit maßgeblich von den hier erzielten Ergebnissen beeinflusst. Als Kern der vorliegenden Arbeit ist an der TU Berlin das Konzept für ein Testverfahren entwickelt, umgesetzt und geprüft worden. Die wesentlichen Parameter des realen Seitenaufpralls wie: - Beschleunigungsniveau des gestoßenen Pkw, - Delta-v des gestoßenen Pkw, - Maximalintrusion beim gestoßenen Pkw sowie - die maximale Intrusionsgeschwindigkeit im Kopfbereich sind wiedergegeben. In Abgrenzung zu aktuellen, komplexen Schlittentestverfahren, die z.B. zur Entwicklung von Seitenairbags dienen, ist die statische und dynamische Intrusionsgestalt einer realen Pkw-Seitenstruktur hingegen stark vereinfacht, aber ausreichend dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass es prinzipiell möglich ist, das Schutzpotential von rückwärtsgerichteten sowie vorwärtsgerichteten KSS mit dieser Prozedur zu analysieren. Die Seitenaufprallabbildungsgüte ist hoch bei einer gleichzeitig sehr guten Reproduzierbarkeit der Messergebnisse. So zeigen die Tests, dass die Kinematik des Kopf- und Halsbereichs im Wesentlichen von der Gestalt des KSS im Seitenbereich abhängig ist. Ausreichend große Seitenwangen können den Kopf flächig stützen und vermeiden so den direkten Kontakt zu intrudierenden Strukturen. Gleichzeitig wird die starke laterale Inklination der Halswirbelsäule reduziert. Die Belastungen am Kopf sind aber bei allen getesteten KSS hoch und liegen deutlich oberhalb diskutierter Grenzwerte. Bei genauer Betrachtung der KSS-Seitenwangenpolsterung fällt auf, dass diese entweder gar nicht oder nur rudimentär vorhanden ist. Modifikationen, die abschließend an KSS vorgenommen wurden, zeigen aber auf, dass bereits durch einfache technische Maßnahmen die Belastungen im Kopfbereich signifikant gesenkt werden können. Das mit dieser Arbeit vorgelegte Testverfahren bietet KSS-Herstellern wie auch dem Gesetzgeber die Möglichkeit, Schwächen von KSS aufzudecken und Modifikationen zielgerichtet durchzuführen. Durch die Berücksichtigung des realen Seitenaufpralls ist gewährleistet, dass alle Optimierungen seitens der KSS-Hersteller auch positiven Einfluss auf die passive Sicherheit von Kindern in Pkw haben können. Eine maximale Reduktion der schwer bzw. tödlich verletzten Kinder als Pkw-Insassen in Höhe von ca. 10% ist bei 100%-iger Marktdurchdringung mit optimal gestalteten Produkten realistisch. Dies entspricht einer Verringerung der Anzahl getöteter Kinder um ca. 10 sowie schwerverletzter Kinder um ca. 200 pro Jahr in Deutschland.
Despite the steadily declining number of pedestrian fatalities and injuries in most European countries during recent decades, pedestrian protection is still of great importance in the European Union as well as in Germany. This is because they still constitute a large proportion of road user casualties and are more likely to suffer serious and fatal injuries than most other road users. In 1999 only car occupants suffered more fatal injuries than pedestrians in Germany. In December 1998, EEVC WG 17 completed their review and updating of the EEVC WG 10 pedestrian test procedure that made it possible to evaluate the protection afforded to pedestrians by the front of passenger cars in an accident. Within the scope of this procedure, four different impactors are used representing those parts of the body which are injured very often and/or very seriously in vehicle-pedestrian-collisions. In a project executed by IKA and BASt, a small family car was tested according to the EEVC WG 17 test procedure. Afterwards modifications to the car were carried out in order to improve the pedestrian protection provided by the vehicle design. There were certain restrictions placed on the level of modifications undertaken, e.g. only minor modifications to vehicle styling and to the vehicle structures, which provide passenger protection. The redesigned vehicle was tested again using the WG 17 test procedure. The test results of the modified vehicle were compared with those of the standard vehicle and evaluated. The results show that considered measures for pedestrian protection in many areas of the vehicle front structure and the use of innovative techniques can lead to a significant reduction of the loads of pedestrians at an acceptable expense.
Im Jahre 1990 haben die in den alten Bundesländern der Bundesrepublik Deutschland zugelassenen 34 Millionen Kraftfahrzeuge insgesamt rund 517 Milliarden Kilometer im In- und Ausland zurückgelegt. 89 Prozent dieser Jahresfahrleistung entfällt dabei auf Personenwagen. Güterkraftfahrzeuge haben eine Fahrleistung von 41 Milliarden Kilometer erbracht. Die mittlere Jahresleistung der Fahrzeuge beläuft sich auf 15.200 Kilometer. Die höchste Durchschnittsfahrleistung findet man mit 59.000 Kilometer pro Jahr bei den Zugmaschinen. Im Beitrag wird ferner die Jahresfahrleistung nach Fahrzeugarten aufgegliedert. Der Beitrag zeigt auch auf, dass bei Pkw die mittlere Jahresfahrleistung mit dem Fahrzeugalter abnimmt, mit der Fahrzeuggröße (Hubraum) zunimmt und bei Fahrzeugen mit Ottomotor niedriger ist als bei Dieselfahrzeugen.
Der vorliegende Bericht befasst sich mit dem Einfluss der Lichttransmission der Scheiben und der Lichtreflexion der Rückspiegel auf die Erkennbarkeit von Objekten bei direkter und indirekter Sicht aus Pkw. Teil 1 behandelt Laborversuche mit Windschutzscheiben an einer Modellstraße unter Beleuchtungsverhältnissen im nächtlichen Straßenverkehr. Die Testergebnisse einer Anzahl von Versuchspersonen für verschiedene Objekte auf der Straße zeigen noch keine wesentliche Beeinträchtigung bis etwa 65 % Lichtdurchlässigkeit, in Einbaulage gemessen. Teil 2 befasst sich mit Scheiben und Rückspiegeln für die indirekte Sicht. Eine kritische Situation - ein in der Dämmerung unbeleuchtet fahrendes Fahrzeug auf der Überholspur neben nachfolgenden Fahrzeugen mit eingeschaltetem Fahrlicht - wird an der Modellstraße bei indirekter Sicht mit Variation des Fz-Typs untersucht. Diese und weitere Versuche zeigen, dass die Lichtdurchlässigkeit der Seiten- und Heckscheiben - mit Ausnahme der Seitenscheiben vor der B-Säule - sowie der Lichtreflexionsgrad der Rückspiegel unter die gesetzlichen Mindestwerte gesenkt werden kann, ohne die Erkennbarkeit unzulässig zu beeinträchtigen.
Das Ziel des Forschungsprojekts "Quantifizierung der Passiven Sicherheit für Pkw-Insassen" besteht darin, Messergebnisse in Form von Dummybelastungswerten zu einem Sicherheitsindex zu verdichten. Zur Formulierung des dazu erforderlichen Bewertungsalgorithmus wurden folgende Zusammenhänge erarbeitet: 1. Beziehung zwischen Verletzungsschwere und Dummybelastungsgröße für relevante Körperteile, 2. Relevanzfaktoren zur Wichtung der Teilergebnisse und 3. Zusammenhang zwischen körperteilspezifischen Schutzkriterien und dem entsprechenden Erfüllungsgrad. Die wesentliche Aufmerksamkeit erforderte die Bereitstellung der Relevanzstruktur, da mit den einzelnen Relevanzfaktoren die gemessenen Belastungen entsprechend der Bedeutung der im realen Unfallgeschehen beobachteten Verletzungen bewertet werden sollten. Im Bereich der experimentellen Simulation lag das Hauptaugenmerk auf der Bereitstellung der Versuchsbedingungen, wobei die gesetzlich vorgeschriebenen Sicherheitsversuche zu berücksichtigen waren. Daraus ergab sich die Festlegung auf folgende Versuchskonstellationen: 1. Frontaler Wandaufprall, 2. Seitenaufprall einer fahrbaren Barriere auf den stehenden Pkw und 3. Kompatibilitätsversuch, bei dem ein Fahrzeug seitlich mit einem anderen Fahrzeug gleichen Typs kollidiert. Mit Hilfe eines erarbeiteten Bewertungsalgorithmus werden die versuchstechnisch gemessenen Belastungswerte normiert und der Bewertungsfunktion zugeführt. Die so ermittelten Erfüllungsgrade erhalten durch die Relevanzfaktoren eine unfallspezifische Wichtung und lassen sich über Teilsicherheitsindizes zu einem Gesamt-Sicherheitsindex zusammenfassen. Dieser Sicherheitsindex soll Aufschluss über das Niveau der inneren Sicherheit von Pkw geben.
Schutz von Kindern im Pkw
(1989)
Die Arbeit umfasst eine ausführliche Literaturrecherche und Verkehrserhebungen zu praktischen Fragen des Schutzes mitfahrender Kinder im Pkw. Es wurden an 633 Fahrzeugen, in denen Kinder-Rückhaltesysteme beziehungsweise Kinder vorhanden waren, Erhebungen durchgeführt. Untersucht wurden im ruhenden Verkehr 148 Fahrzeuge, die erkennbar für eine gesicherte Mitnahme von Kindern ausgestattet waren, nach Art, Position und Zustand der Kinder-Rückhaltesysteme. Bei diesen Fahrzeugen ist der Anteil von Kombis mit 20 - 25 Prozent besonders hoch. Detailergebnisse führen zu der Folgerung, dass für Schulkinder die verfügbaren optimalen Schutzmöglichkeiten nicht genutzt werden. Noch höher fällt jedoch das Sicherheitsdefizit für die Kleinstkinder aus: von 56 Säuglingen war nur eines in einer gurtgesicherten Babywanne untergebracht. Aus den Untersuchungsergebnissen werden Empfehlungen zu verbessertem Schutz von Kindern im Pkw abgeleitet, die die Aufklärung betreffen, den gesetzlichen Minimalschutz, die Biomechanik des Kindes, die Prüfvorschriften für Kinder-Rückhaltesysteme, die kostenfreie, zeitweise Überlassung eines Kinder-Rückhaltesystems nach der Entbindung zur Schaffung einer Bewusstseinsbasis für ein lebenslang anhaltendes Sicherheitsbedürfnis, Komfort der Systeme sowie konstruktive Lösungsvorschläge für die Gestaltung von Pkw-Rücksitzen.
Gegenstand der Studie ist die Sicherheitsbeurteilung kleiner Stadt-Pkw. Durch die Auswertung von Herstellerunterlagen zur konstruktiven Gestaltung, von Veröffentlichungen zum Kollisionsverhalten und zur Betriebssicherheit, in Kontakten mit einem Importeur solcher Fahrzeuge und durch eigene Begutachtung mehrerer Modelle wurde der technische Stand gegenwärtig angebotener Fahrzeuge erfasst. Die rechtliche Situation der Fahrzeuge in der Bundesrepublik Deutschland, Frankreich, Italien und Japan wurde zusammengestellt. Die gesetzlichen Anforderungen dieser Staaten an diesen Fahrzeugen unterscheiden sich deutlich. Europäische Fahrzeuge berücksichtigen nur in geringem Maß Belange der passiven Sicherheit, da die Fahrzeuge in ihren Herstellungsländern Vorschriften zum Aufprallverhalten und zum Insassenschutz nicht erfüllen müssen. Japanische Fahrzeuge sind in ihren Eigenschaften herkömmlichen Fahrzeugen ähnlich. Wichtige Anforderungen an die innere und äussere passive Sicherheit dieser Stadt-Pkw werden zusammengestellt.
Seit Anfang der 70er Jahre kann im Bereich der passiven Sicherheit eine stetige Verbesserung durch die Abnahme der im Verkehr verletzten und getöteten Personen beobachtet werden. Weitere fahrzeugtechnische Optimierungen zur Verbesserung von Selbst- und Partnerschutz, unterstützt und forciert durch flankierende legislative Maßnahmen, sind durchzuführen, wobei parallel die Effizienz bereits getroffener Maßnahmen zu prüfen ist. In der Pilotstudie wird der Versuch gemacht, ausgehend von bekannten Erkenntnissen der Unfallanalyse, das Gesamtunfallgeschehen Pkw zu realitätsbezogenen, in ihren Wirkungsmechanismen gleichartigen Unfallkonstellationen zusammenzufassen. Die Reduzierung auf wenige Kollisionstypen schafft die Möglichkeit zur Erarbeitung von Testbedingungen. Die im Test nachzufahrenden Unfallkonstellationen und die statisch/dynamische Untersuchung einzelner Fahrzeugkomponenten dokumentieren sich in physikalischen Messwerten und fahrzeugbezogenen Größen. Ein Bewertungssystem addiert die Messwerte auf und versieht sie mit relevanzproportionalen Wichtungsfaktoren zu einem Sicherheitsgrad. Praktische Bedeutung hat das Projekt zum Beispiel für die quantitative Ermittlung des Sicherheitsfortschrittes innerhalb eines Zeitraumes von 10 bis 15 Jahren, der Untersuchung von Sicherheitskomponenten und der Effizienzüberprüfung legislativer Sicherheitsverordnungen etc.