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This study aimed at prediction of long bone fractures and assessment of lower extremity injury mechanisms in real world passenger car to pedestrian collision. For this purpose, two pedestrian accident cases with detail recorded lower limb injuries were reconstructed via combining MBS (Multi-body system) and FE (Finite element) methods. The code of PC Crash was used to determine the boundary conditions before collision, and then MBS models were used to reproduce the pedestrian kinematics and injuries during crash. Furthermore, a validated lower limb FE model was chosen to conduct reconstruction of injuries and prediction of long bone fracture via physical parameters of von Mises stress and bending moment. The injury outcomes from simulations were compared with hospital recorded injury data and the same long bone fracture patterns and positions can be observed. Moreover, the calculated long bone fracture tolerance corresponded to the outcome from cadaver tests. The result shows that FE model is capable to reproduce the dynamic injury process and is an effective tool to predict the risk of long bone fractures.
Mobilität spielt in der Bundesrepublik Deutschland eine wichtige Rolle. Dabei ist der motorisierte Individualverkehr und somit der Pkw-Verkehr die entscheidende Größe. Der Verkehr soll umweltgerecht, sozialverträglich aber auch gleichzeitig wirtschaftlich effizient sein. Entscheidend für die Schadstoffbelastung der Umwelt durch den Straßenverkehr sind die Abgasemissionen der im Verkehr befindlichen Fahrzeuge. Daher wurde mit der Richtlinie 98/69/EG und der damit verbundenen Einführung der Abgasstufe Euro 3 erstmalig die Prüfung der Konformität von in Betrieb befindlichen Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen (Feldüberwachung) eingeführt. Dabei sollen bereits im Verkehr befindliche Fahrzeuge nach einer statistischen Auswahl unter Typprüfbedingungen (Typ I Test) erneut untersucht werden. So soll gewährleistet werden, dass die abgasrelevanten Systeme und Bauteile eines Fahrzeuges auch noch nach mehreren tausend Kilometern funktionieren. Deshalb werden die Fahrzeuge bei der Feldüberwachung auf ihre limitierten Schadstoffkomponenten ein weiteres Mal überprüft. Aufgrund der immer größeren Bedeutung der CO2-Emissionen wurden in diesem Forschungsvorhaben sowohl die CO2-Emissionen als auch der Kraftstoffverbrauch mit erfasst. Für den Erfolg eines solchen Projektes ist die Fahrzeugauswahl von entscheidender Bedeutung. Denn nur so ist es möglich auch ein repräsentatives Ergebnis zu erhalten. Deshalb wurden neben den gesetzlich vorgeschriebenen Auswahlkriterien auch statistische und technische Kriterien berücksichtigt. Dabei erfolgte die Auswahl der Fahrzeughalter nach dem Zufallsprinzip. Alle Prüffahrzeuge wurden im Abgaslabor, entsprechend ihrer Abgasnorm, auf ihre Schadstoffkomponenten überprüft. Gemäß der Gesetzgebung gelten bei einer Feldüberwachung die gleichen Prüfbedingungen wie bei der jeweiligen Typgenehmigung. In diesem Forschungsvorhaben wurden insgesamt 17 Fahrzeugtypen untersucht. Wobei 6 Typen mit Fremdzündungsmotor und 11 Typen mit Selbstzündungsmotor ausgestattet waren. Beide Gruppen sollten jeweils Fahrzeuge der Grenzwertstufen Euro 4 und Euro 5 beinhalten. Bei den Fahrzeugtypen mit Fremdzündungsmotor war ein Typ mit der Abgasnorm Euro 5, alle anderen erfüllten die Abgasnorm Euro 4. Bei den Fahrzeugtypen mit Selbstzündungsmotor erfüllten 4 Typen die Abgasstufe Euro 5 und 7 Typen entsprachen der Abgasstufe Euro 4. Unter den Fahrzeugtypen mit Kompressionszündung und der Abgasnorm Euro 4 befanden sich 4 Typen der Klasse M1 und 3 Typen der Klasse N1 der Gruppe III. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Abgasemissionen von in Betrieb befindlichen Pkw und leichten Nutzfahrzeugen zu untersuchen, um so Rückschlüsse auf die Dauerhaltbarkeit von Motorkomponenten und Systemen zur Abgasnachbehandlung ziehen zu können. Insgesamt konnten bei dieser Feldüberwachung, gemäß dem statistischen Verfahren, alle 17 geprüften Fahrzeugtypen mit "positiv" bewertet werden. Mit Ausnahme eines Fahrzeugtyps, wurde bei allen untersuchten Fahrzeugtypen, die Stichprobe mit der Mindeststichprobengröße abgeschlossen. Das bedeutet, dass alle 3 Fahrzeuge eines Typs im Anlieferungszustand die jeweiligen Grenzwerte für Schadstoffemissionen gemäß den Kriterien des statistischen Verfahrens einhielten bzw. unterschritten. Nur bei einem Fahrzeugtyp war die Erhöhung der Stichprobe auf 8 Fahrzeuge erforderlich. Weiterhin wurden bei allen Fahrzeugtypen die CO2-Emissionen und der Kraftstoffverbrauch (Typ I Test) bestimmt, um anschließend die gemessenen CO2-Emissionen mit denen der Hersteller vergleichen zu können. Von den 17 untersuchten Fahrzeugtypen hielten elf Fahrzeugtypen die jeweiligen Herstellerangaben ein oder unterschritten diese. Bei sechs Fahrzeugtypen lagen die CO2-Emissionen um mehr als die bei der Typprüfung zulässigen 4% über der Herstellerangabe.
Car occupants have a high level of mortality in road accidents, since passenger cars are the prevalent mode of transport. In 2013, car occupant fatalities accounted for 45% of all road accident fatalities in the EU. The objective of this research is the analysis of basic road safety parameters related to car occupants in the European countries over a period of 10 years (2004-2013), through the exploitation of the EU CARE database with disaggregate data on road accidents. Data from the EU Injury Database for the period 2005 - 2008 are used to identify injury patterns, and additional insight into accident causation for car occupants is offered through the use of in-depth accident data from the EC SafetyNet project Accident Causation System (SNACS). The results of the analysis allow for a better understanding of the car occupants' safety situation in Europe, thus providing useful support to decision makers working for the improvement of road safety level in Europe.
Analysis of pedestrian leg contacts and distribution of contact points across the vehicle front
(2015)
Determining the risk to pedestrians that are impacted by areas of the front bumper not currently regulated in type-approval testing requires an understanding of the target population and the injury risk posed by the edges of the bumper. National statistics show that approximately 10% of all accident casualties are pedestrians, with 20% to 30% of these pedestrian casualties being killed or seriously injured. However, the contact position across the front of the bumper is not recorded in national statistics and so in-depth accident databases (OTS, UK and GIDAS, Germany) were used to examine injury risk in greater detail. The results showed that some injury types and severities of injuries appear to peak around the bumper edges. Although there are sometimes inconsistencies in the data, generally there is no evidence to suggest that the edges of the bumper are less likely to be contacted or cause injury.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen alternativer Antriebskonzepte auf die Fahrdynamik von Pkw. Es werden einleitend die konventionellen und alternativen Antriebskonzepte sowie Unterschiede in Hinblick auf die Fahrdynamik herausgearbeitet. Die Ergebnisse einer Recherche zur Fahrwerksentwicklung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen zeigen keine klaren Trends zu neuartigen oder geänderten Fahrwerkskonzepten, sodass auf eine getrennte Betrachtung von Fahrwerken für Fahrzeuge mit konventionellen und alternativen Antrieben verzichtet werden kann. Die erarbeiteten Unterschiede zwischen konventionellen und alternativen Antrieben zeigen, dass die Möglichkeit der Rekuperation von Hybrid- und E-Fahrzeugen insbesondere bei kombinierten Längs- und Querkräften zu deutlichen Auswirkungen auf die Fahrdynamik führen kann. Im nächsten Schritt werden daher Fahrmanöver zusammengestellt und in Bezug auf die Relevanz für die Rekuperation analysiert. Dabei erweist sich das nach DIN ISO 7975 genormte Fahrmanöver "Bremsen im Kreis" als zielführend, die Auswirkungen der Rekuperation auf die Fahrdynamik zu analysieren. Außerdem wird das Fahrzeugverhalten bei einer Geradeausbremsung und folgender Lenkanregung sowie bei einer Bremsung auf μ-Split untersucht, da auch hier Wechselwirkungen von Antrieb und Fahrwerk auftreten. Zur Beurteilung der Ergebnisse wird neben der Fahrstabilität auch die Wahrnehmbarkeit eines geänderten Fahrverhaltens betrachtet. Anhand einer Literaturrecherche wurde für die Giergeschwindigkeit ein Schwellwert von 3-°/s für die Wahrnehmbarkeit gefunden. Die Ergebnisse einer Simulationsstudie mit zwei Fahrzeugkonzepten (Front-/Heckantrieb) in den drei genannten Fahrmanövern zeigen, dass die Rekuperation in weiten Bereichen der Längsverzögerungen sinnvoll eingesetzt werden kann. Bei der Bremsung in der Kurve führt die Rekuperation an der Vorderachse zu einer deutlichen Reduzierung störender Fahrzeugreaktionen und kann auch bei höheren Querbeschleunigungen verwendet werden. Bei der Rekuperation an der Hinterachse kann es insbesondere auf Niedrigreibwerten bei Bremsungen in der Kurve zu kritischen Fahrzuständen kommen. Durch die Begrenzung des Rekuperationsmomentes bei großen Schlupfwerten kann die Stabilität des Fahrzeugs jedoch sichergestellt werden. Auch die Ergebnisse der Simulationen der anderen Fahrmanöver zeigen, dass bei geringen Schlupfwerten keine wahrnehmbaren fahrdynamischen Unterschiede festzustellen sind.
For the estimation of the benefit and effect of innovative Driver Assistance Systems (DAS) on the collision positions and by association on the accident severity, together with the economic benefit, it becomes necessary to simulate and evaluate a variety of virtual accidents with different start values (e.g. initial speed). Taken into account the effort necessary for a manual reconstruction, only an automated crash computation can be considered for this task. This paper explains the development of an automated crash computation based on GIDAS. The focus will be on the design of the virtual vehicle models, the method of the crash computation as well as exemplary applications of the automated crash computation. For the first time an automated crash computation of passenger car accidents has been realized. Using the automated crash computation different tasks within the field of vehicle safety can be elaborated. This includes, for example, the calculation of specific accident parameters (such as EES or delta-V) for various accident constellations and the estimation of the economic benefit of DAS using IRFs (Injury Risk Functions).
Bestimmung der vertikalen Richtcharakteristik der Schallabstrahlung vom Pkw, Transportern und Lkw
(2009)
Ziel der vorliegenden Untersuchungen war die messtechnische Bestimmung der spektralen horizontalen und vertikalen Richtcharakteristik sowie der Schallleistung von Fahrzeugen verschiedenen Typs während der Vorbeifahrt mit Hilfe eines Mikrofonarray-Messsystems. Diese Informationen sind wesentlich für die Schallausbreitung sowie die Wirksamkeit von Schallschutzmaßnahmen. Neben der gesamten Schallabstrahlung sollte der spektrale Gehalt des emittierten Schalls ermittelt werden. Grundlage des angewendeten Messverfahrens ist die Ausnutzung der steuerbaren Richtwirkungseigenschaft eines Mikrofonarrays. Durch Fokussierung des Mikrofonarrays auf das zu untersuchende Fahrzeug während der Vorbeifahrt können Störquellen ausgeblendet werden. Die ermittelten Schalldruckkartierungen ermöglichen die Berechnung der Richtcharakteristik und eine Abschätzung der Schallleistung des Fahrzeugs. Die Richtcharakteristik des eingesetzten Mikrofonarrays wurde im Hinblick auf die Lokalisation des vorbeifahrenden Fahrzeugs optimiert. Da für die Untersuchungen ausschließlich die Quelllokalisation in horizontaler beziehungsweise vertikaler Richtung notwendig ist, wurde ein Linienarray gewählt. Gegenüber einem zweidimensionalen Mikrofonarray erhöhen sich bei gleicher Mikrofonanzahl die örtliche Auflösung und die Nebenkeulenunterdrückung. Unter Einsatz des optimierten Linienarrays erfolgten Messungen im fließenden Verkehr bei kontrollierter Vorbeifahrt eines Pkw, eines Kleintransporters und eines Lkw mit ausgewählten Geschwindigkeiten. Die horizontale Richtcharakteristik wurde durch Lokalisation des vorbeifahrenden Fahrzeugs zu verschiedenen Zeitpunkten bestimmt. Durch wiederholte Vorbeifahrt bei gleicher Geschwindigkeit mit variierter Höhe des vertikal positionierten Mikrofonarrays konnte die mittlere vertikale Richtcharakteristik ermittelt werden. Für die Abschätzung der Schallleistung wurde das Hüllflächen-Verfahren an die näherungsweise Schallleistungsbestimmung bewegter Quellen mit Mikrofonarray angepasst.
Die hier vorgestellten Forschungsprojekte hatten die Aufgabenstellung, - sinnvolle Obergrenzen für den biogenen Blend-Anteil im Kraftstoff aus ökonomisch-technischer Sicht aufzuzeigen sowie - technische Anforderungen an Pkw aus Altbestand und Neufahrzeugen für den Betrieb mit solchen Kraftstoff-Blends zu untersuchen, insbesondere in Hinblick auf Aspekte der Dauerhaltbarkeit. Auf Basis einer umfangreichen Literaturrecherche wurden zunächst sinnvolle Beimischungen ermittelt, die in 5 Fahrzeugen (3 Otto-Pkw, 2 Diesel-Pkw) auf einem Abgasrollenprüfstand getestet wurden. Anschließend wurden zwei Fahrzeuge einer Dauerlaufuntersuchung (ca. 80.000 km) unterzogen. Hierbei wurden u. a. Emissionsverhalten, Kraftstoffverbrauch und Motorleistung bewertet und Motorölproben entnommen. Am Ende der Dauerlaufuntersuchungen wurden bei beiden Fahrzeugen Motor und Kraftstoffsystem sorgfältig inspiziert. Aus fahrzeugtechnischer Sicht begrenzen bei Biodiesel vor allem die Ölverdünnung sowie der Anstieg der NOx-Emissionen den maximal möglichen Beimischungsanteil. Bei Bio-Alkohol sind insbesondere die Materialverträglichkeit und der Kraftstoffverbrauch limitierende Faktoren für erhöhte Beimischungen. Obwohl die betrachteten Euro-5-Fahrzeuge nicht für den Betrieb mit erhöhten Beimengungen an Biokraftstoffen ausgelegt waren, wurden die maßgeblichen Grenzwerte für die limitierten Emissionen im Verlauf der Untersuchungen nicht überschritten. Mit Ausnahme von NOx bei den Dieselfahrzeugen wurden darüber hinaus sogar die Euro-6-Grenzwerte unterschritten.
Im Forschungsbericht wird das Car-Sharing, also das organisierte Teilen von Kraftfahrzeugen, in Gemeinden unter 100.000 Einwohnern betrachtet. Nach einer begrifflichen Abgrenzung der verschiedenen Formen von Mobilitätsdienstleistungen auf Basis flexibler Autonutzung werden die Konkurrenzbeziehungen zwischen den beiden bedeutendsten Mobilitätsdienstleistungen - dem Car-Sharing und der Autovermietung - untersucht. Es stellt sich heraus, dass in einzelnen Marktsegmenten eine solche besteht. Darauf folgend wird eine umfassende Marktanalyse vorgestellt. Für die kleinen Gemeinden mit weniger als 20.000 Einwohnern wurde eine schriftliche Befragung zum Thema durchgeführt, zu den mittleren Gemeinden zwischen 20.000 und 100.000 Einwohnern eine entsprechende Internetrecherche. Die Untersuchung zeigt, dass Car-Sharing in kleinen und mittleren Gemeinden im Vergleich zu den Großstädten geringer verbreitet ist. Eine Analyse der Wirtschaftlichkeit von Car-Sharing in kleinen und mittleren Gemeinden ergab, dass vor allem in den kleinen Gemeinden häufig die Rahmenbedingungen für Car-Sharing ungünstig sind. Dies betrifft vor allem die Siedlungsstruktur, welche mit abnehmender Gemeindegröße das Entstehen und Wachsen von Car-Sharing behindert. Auch der Öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) ist häufig mangelhaft. Weiterhin können Kostenvorteile größerer Organisationen identifiziert werden. Sie kommen vor allem in kleineren Gemeinden nur dann zum Tragen, wenn das Car-Sharing vor Ort als Filialbetrieb organisiert wird. Kostennachteile kleiner Organisationen können allerdings durch ehrenamtliche Tätigkeit zum Teil kompensiert werden. Auch das in Großstädten häufig praktizierte Eingehen von Kooperationen mit Verkehrsbetrieben kann vor allem in den kleineren Gemeinden aus Mangel an Möglichkeiten kaum praktiziert werden. Darüber hinaus gibt es bestimmte kritische Unternehmensphasen, die in kleinen und mittleren Gemeinden eine relativ große Rolle spielen. Im Rahmen von Fallstudien wurden Expertengespräche bei Vertretern von Car-Sharing-Organisationen geführt. Dabei wurden die zuvor erarbeiteten Erkenntnisse auf ihre Praxisrelevanz hin überprüft. Es zeigt sich, dass die aufgezeigten Probleme in kleinen und mittleren Gemeinden in der Praxis relevant sind. Die Fallstudien zeigen aber auch, dass auch in kleinen und mittleren Gemeinden Car-Sharing wirtschaftlich und zum Teil mit beachtlichen Nutzerzahlen betrieben werden kann. Für kleine Gemeinden sind spezielle Modelle entwickelt worden, die Car-Sharing auch mit sehr geringen Nutzerzahlen ermöglichen. Die Nutzung von Car-Sharing durch Gemeindeverwaltungen oder Firmen kann für eine bestimmte Grundauslastung der Fahrzeuge sorgen und so einen Standort sichern. Schließlich wird aufgezeigt, welche vielfältigen Möglichkeiten Gemeindeverwaltungen haben, das Car-Sharing in ihrem Gemeindegebiet zu unterstützen. Neben der eigenen Teilnahme am Car-Sharing, die auch für die Gemeindeverwaltung vorteilhaft sein kann, ist hier auch die Bereitstellung von Infrastruktur (zum Beispiel von Stellplätzen) oder die Bestellung von Car-Sharing-Leistungen in Orientierung an der Aufgabenträgerschaft des öffentlichen Personennahverkehrs denkbar. Eine Bestätigung der bis dahin gewonnenen Erkenntnisse liefert die Auswertung einer schriftlichen Befragung sämtlicher deutscher Car-Sharing-Organisationen, welche in Zusammenarbeit mit den Bearbeitern eines Parallelprojektes durchgeführt wurde (FE 77.461/2001: Bestandsaufnahme und Möglichkeiten der Weiterentwicklung des Car-Sharing). Auf der geschaffenen Wissensgrundlage werden vier Car-Sharing-Modelle dargestellt, die den besonderen Erfordernissen in kleinen und mittleren Gemeinden angepasst sind. Es handelt sich dabei um herkömmliches Car-Sharing, das sog. Einbringermodell, Car-Sharing mit Deckungsgarantie sowie privates Autoteilen auf vertraglicher Basis. Die Modelle werden im Forschungsbericht erläutert und mit Beispielen aus der Praxis belegt. Abschließend wird weiterer Forschungsbedarf aus Sicht der Projektbearbeiter aufgezeigt.
This study aimed at comparing head Wrap Around Distance (WAD) of Vulnerable Road User (VRU) obtained from the German in-depth Accident Database (GIDAS), the China in-depth Accident Database (CIDAS) and the Japanese in-depth Accident Database (ITARDA micro). Cumulative distribution of WAD of pedestrian and cyclist were obtained for each database (AIS2+) showing that WAD of cyclists were larger than the ones of pedestrians. Comparing three regions, the 50%tile WAD of GIDAS was larger than that of both Asian accident databases. Using linear regression that might predict WAD of pedestrians and cyclists from Impact speed and VRU height, WADs were calculated to be 206cm/219cm (Pedestrian/Cyclist) for GIDAS, 170cm/192cm for CIDAS and 211cm/235cm for ITARDA. In addition, this study may be helpful for reconsideration of WAD measurement alignment between accident reconstruction and test procedures.