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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.
Jahresbericht 2002
(2003)
Der Jahresbericht der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) gibt wesentliche Ergebnisse aus den fünf Forschungsabteilungen Straßenbautechnik, Brücken- und Ingenieurbau, Straßenverkehrstechnik, Fahrzeugtechnik, Verhalten und Sicherheit im Verkehr wieder. Die Arbeit der Bast besteht sowohl in eigener Forschung als auch in der Betreuung von Forschungsprojekten, die namhafte Institutionen im Auftrag der BASt und des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Wohnungswesen (BMVBW) durchführten. Außerdem wird über die Mitarbeit der BASt an den Forschungsrahmenprogrammen der Europäischen Union sowie über Untersuchungsaufträge der Europäischen Kommission, Stellungnahmen für das BMVBW sowie Prüfaufträge für Dritte berichtet. Einen weiteren Schwerpunkt der BASt bildet die Qualitätssicherung. Ferner wird über die der Bundesanstalt für Straßenwesen zur Verfügung stehenden Forschungseinrichtungen berichtet, auf die Organisation, das Personal, den Haushalt und die zur Verfügung stehende Informationstechnik eingegangen. Darüber hinaus wird über die Öffentlichkeitsarbeit der BASt, die Veranstaltungen und die Auslandsbeziehungen informiert.
Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) gehört als wissenschaftliche Einrichtung zum Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen. Sie arbeitet an den vielfältigen Problemen, die sich im Straßenverkehr aus den Wechselbeziehungen zwischen Mensch, Fahrzeug, Straße, Umwelt und Gesellschaft ergeben. Die BASt wurde vor 50 Jahren gegründet. Es wird ein Rückblick über wesentliche Beiträge der BASt an der Einrichtung des Verkehrswesens in Deutschland und ein Überblick über die derzeitigen Schwerpunktaufgaben gegeben. Historisch werden dabei die Aufgaben der BASt nach den Phasen Aufbau bis 1965, Aus- und Umbau bis 1971, neuen Aufgaben und Strukturen bis 1990 sowie Gegenwart und Ausblick seit 1990 betrachtet.
Wegen der wachsenden Verbreitung von Fahrradanhängern zum Kindertransport und der möglichen Unfallgefährdung ist im vorliegenden Forschungsprojekt deren passive Sicherheit untersucht worden. Zudem wurde der Frage nachgegangen, ob der Transport von Kindern im Fahrradanhänger sicherer ist als mit dem Fahrrad mit Kindersitzen. In Absprache mit Herstellern und Vertreibern wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt. Es handelte sich um Anprallversuche (Anfahrversuche), Rollwagenversuche (Schlittenversuche) sowie Kopffreiheitsprüfungen und Fallversuche. Bei den Versuchen waren die Prüfobjekte mit einem oder zwei Dummies besetzt, die mit Messdatenaufnehmern ausgestattet waren. Verschiedene Messdaten, zum Beispiel Kopf- und Brustbeschleunigung, wurden erfasst und ausgewertet. Zusätzlich wurde das Kopfschutzkriterium (HPC) berechnet und bewertet. Entstandene Schäden an den Prüfobjekten wurden aufgenommen und durch Fotos dokumentiert. Die Versuchsabläufe selbst wurden mit Hochgeschwindigkeitskameras aus verschiedenen Positionen aufgezeichnet. Beim Anfahrversuch mit einem Pkw gegen ein Gespann aus Fahrrad und Anhänger waren direkte Anstöße der Anhängerinsassen an die Pkw-Front zu erkennen. Die Beschleunigungswerte waren dabei relativ hoch. Anstöße gegen Anhängerinnenteile waren bei fast allen Versuchen zu beobachten. Teilweise wurden Radaufhängungen und Radnaben beschädigt. Durch die Rollwagenversuche wurden konstruktive Schwächen bei den Sitzen und Rückhaltesystemen festgestellt. Nähte, Befestigungen und Verstellösen wurden zerstört. Es stellte sich heraus, dass die Qualität des Gurtsystems, die Steifigkeit des Anhängeraufbaus, die Sitzposition der Kinder und die vorhandene Kopffreiheit ausschlaggebend für das Verletzungsrisiko der Insassen sind. Bei den Versuchen mit Fahrradsitzen ergaben sich hohe Beschleunigungswerte durch den direkten Kontakt des Radfahrers mit der Fahrzeugfront und/oder der Fahrbahn. Das Gewicht des Radfahrers, des Fahrrades und auch Fahrradteile bergen ein erhöhtes Verletzungsrisiko für das Kind. Zusätzlich besteht die Gefahr überfahren zu werden, wenn das Kind nach dem Sturz des Fahrrades ungeschützt auf der Fahrbahn liegt. Ein direkter Vergleich der beiden Transportmöglichkeiten war aufgrund der geringen Daten der Versuche mit Fahrradkindersitzen nur bedingt möglich. Tendenziell ist der Transport der Kinder im Fahrradanhänger als weniger gefährlich zu bewerten. Es werden die Vor- und Nachteile dargestellt. Zur Bewertung der Sicherheit von Fahrradanhängern wurden die folgenden Prüfmethoden erarbeitet: - Pendelschlagprüfung für die gesamte Chassisstruktur; - Kopffreiheitsprüfung; - Belastungsprüfung der Aufbaustruktur; - Festigkeitsprüfung der Gurtsysteme. Die Prüfungen sind so aufgebaut, dass sie mit einfachen Mitteln durchzuführen sind. Es sollte somit jedem Anhängerhersteller möglich sein, die passive Sicherheit seiner Produkte umfassend zu untersuchen. Die Prüfverfahren für die Sicherheitsbewertung sollen in eine DIN-Norm und in das Merkblatt für Fahrradanhänger einfließen. Der Original-Forschungsbericht enthält einen umfangreichen Fotoband zu den Einzelheiten der Versuche und Versuchsaufbauten sowie zu den Beschädigungen der Prüfobjekte und kann bei der BASt eingesehen werden.
Die vorliegende Studie untersucht die Auswirkung der Ausstattung von Motorrädern mit Anti-Blockier-System (ABS) auf die Fahrsicherheit von Motorrädern. Hierzu wurden Fahrversuche im realen Verkehr und auf abgesperrter Teststrecke durchgeführt. Erfahrene und wenig erfahrene Motorradfahrer absolvierten Testfahrten auf nasser und trockener Fahrbahn mit und ohne ABS-Aktivierung des Motorrades. Bei den Versuchsfahrten kam es zu einigen kritischen Fahrsituationen, bei denen die Versuchspersonen insbesondere zu Beginn des Bremsmanövers von ihrem "normalen" Bremsverhalten abwichen. Bei blockierendem Hinterrad wurde der Bremsdruck vorne und hinten reduziert, was zu einer deutlichen Bremswegverlängerung führte. Bei den Vollbremsungen unter idealen Bedingungen auf abgesperrter Strecke wurden von erfahrenen Fahrern ohne ABS kürzere Bremswege als mit ABS erreicht. Kurvenbremsungen mit ABS-Regelung wurden im mittleren Geschwindigkeits- und Schräglagebereich fahrstabil durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst erfahrene Motorradfahrer Bremsweg in kritischen Situationen verschenken. Geeignete Antiblockiersysteme könnten Motorradfahrern die Angst vor Radblockaden nehmen. Dies dürfte einen erheblichen Beitrag zur Steigerung der aktiven Sicherheit leisten.
In Form einer Pilotstudie wurden eine Literaturrecherche, eine Befragung von Experten der Automobilindustrie und theoretische Untersuchungen zur Frage der Head-Up-Display-Technik (HUD) im Kraftfahrzeug durchgeführt. Auf der Suche nach neuen, die Sicherheit des Kraftfahrzeugverkehrs fördernden Anzeigen findet das HUD zunehmend Interesse. Das Prinzip des HUD im Kraftfahrzeug besteht darin, dass die Informationen des Displays über den in die Windschutzscheibe integrierten Combiner in die Verkehrsszene als virtuelles Bild eingeblendet werden. In Europa wurden von Automobil- und Zulieferfirmen ca. ein Dutzend HUD-Systeme als Experimentalsysteme entwickelt. In den europäischen Forschungsprogrammen PROMETHEUS und DRIVE wird das HUD als eine von mehreren neuen Anzeigetechniken untersucht. In den USA und Japan befinden sich HUD-Systeme in Serienfahrzeugen bereits seit einigen Jahren auf dem Markt. Informationen auf einem HUD im Kraftfahrzeug werden schneller und sicherer abgelesen, als auf der konventionellen Instrumententafel. Insbesondere die physiologischen Anteile des Wahrnehmungsvorganges, das heißt die Augenbewegung, das Akkommodieren und das Adaptieren, erfolgen mit einem HUD schneller. Allerdings kann die Verquickung der Verkehrsszene mit bordeigenen Informationen zu verändertem Fahrverhalten und zu anderen Beobachtungsstrategien der Kraftfahrer führen. Die HUD-Technik ist zwar relativ fortgeschritten, jedoch liegen nur wenige fundierte experimentelle Ergebnisse vor. Es wurde daher eine Untersuchungsreihe mit Labor-, Simulator- und Feldexperimenten entworfen, die offene Fragen zu Nutzen, Informationsinhalten und Gestaltung von HUD-Anzeigen beantworten sollen. Gesetzliche Vorschriften der StVZO und die sie tangierenden EG-Richtlinien beziehungsweise ECE-Regelungen legen die Mindestanforderungen an die Sicht aus Kraftfahrzeugen fest, und es bestehen Vorgaben sowohl für die mögliche Position der HUD-Anzeigen, als auch für die Transmission und für die Farberkennung der Verkehrsobjekte.
In dem vorliegenden Forschungsbericht wurden Sicherheitsaspekte von Straßenknoten in Städten untersucht. Gegenstand der Untersuchungen waren umgestaltete Knotenpunkte, bei denen Elemente der neuen Richtliniengeneration bereits baulich realisiert worden sind. Diese "Neuentwicklungen" beziehungsweise auch "Wiederentdeckungen" von Knotenpunktelementen beziehungsweise Knotenpunktformen, bei denen die Leichtigkeit des Verkehrsablaufes nicht als übergeordneter Gesichtspunkt vorangestellt ist, wurden nach fünf Typen unterschieden: - Knotenpunkte in Form von Kreisverkehrsplätzen, - Knotenpunkte mit Materialwechsel, - Knotenpunkte mit Niveauunterschied (Teilaufpflasterung), Knotenpunkte mit Mittelinseln anstelle der Linksabbiegespur (bei Erhaltung der Linksabbiegemöglichkeit), Knotenpunkte, bei denen die Rechtsabbiegespur, der Ausfahrkeil oder die Dreiecksinsel entfernt wurden (Eckausrundung für Rechtsabbieger). Die Untersuchungen erfolgten an insgesamt 12 Fallbeispielen aus dem Bereich höher belasteter Sammel-, Hauptsammel- oder Hauptverkehrsstraßen, wobei jeder Knotenpunkttyp zumindest zweimal besetzt war. Den Schwerpunkt der Untersuchungen zur Beurteilung der Verkehrssicherheit bildeten Analysen des Unfallgeschehens, die als Vorher-Nachher-Vergleiche durchgeführt wurden, so dass Aussagen über Veränderungen der Verkehrssicherheit vor und nach der Umgestaltung der Knotenpunkte möglich wurden. Daneben erfolgten Beobachtungen des Verkehrsablaufes, um die Ergebnisse der Unfallanalysen gegebenenfalls zu überprüfen und um auch Aussagen zu Sicherheitsaspekten zu ermöglichen, die sich bisher nicht im Unfallgeschehen widerspiegeln. Die Beschreibungsgrößen zum Verkehrsablauf wurden durch Erhebungen der Verkehrsstärke, Geschwindigkeitsmessungen und Video-Beobachtungen des Interaktionsverhaltens ermittelt. Neben generellen Verbesserungen im Sinne der städtebaulichen Integration aufgrund der Umgestaltungsmaßnahmen zeigen die Untersuchungsergebnisse überwiegend günstige Entwicklungen der Verkehrssicherheit und einen durchweg störungsarmen Verkehrsablauf. Aufgrund erheblicher Gestaltungsunterschiede typgleicher Knotenpunkte muss die Interpretation der Untersuchungsergebnisse jedoch auf den Einzelfall bezogen bleiben.
Bereits in dem 1. Teil der Untersuchung, der Makroanalyse, in welche alle 92 kreisfreien Städte der Bundesrepublik Deutschland (West) einbezogen wurden, hat sich gezeigt, wie wichtig es ist, Schwerverunglücktenbelastungen und Leichtverletztenbelastungen grundsätzlich getrennt zu untersuchen. Die Städte weisen zum Teil völlig entgegengesetzte Entwicklungen bei beiden Größen auf, und es sind unterschiedliche Einflussgrößen dafür verantwortlich. Der Kfz-Motorisierungsgrad und die Bevölkerungsdichte der jeweiligen kreisfreien Stadt haben in der Makroanalyse zunächst den größten Einfluss auf die Schwerverunglücktenbelastungen. Je höher der Motorisierungsgrad und je dünner der Raum besiedelt ist (je mehr Platz zur "Verkehrsentfaltung" zur Verfügung steht), um so höher ist die Schwerverunglücktenbelastung. Je mehr Haushalte pro Einwohner gezählt werden können, je kleiner also der durchschnittliche Haushalt ist, desto höher liegen die Leichtverletztenbelastungen. Dahinter steckt die Risikogruppe Schüler und Studierende. Die Mikroanalyse, der 2. Teil der Untersuchung, in welcher zehn kreisfreie Städte vertieft analysiert wurden, hat ergeben, dass nur zwei Gruppen von Determinanten einen statistisch gesicherten, zum Teil sogar starken Einfluss auf die Schwerverunglücktenbelastungen haben: Je höher das Radverkehrsaufkommen und je niedriger der Anteil vierarmiger Knoten und die Anzahl Lichtsignalanlagen ist, desto höher ist die Schwerverunglücktenbelastung. Dass zwischen Radverkehrsaufkommen und Schwerverunglücktenbelastung jedoch kein so linearer Zusammenhang vorausgesetzt werden kann, wird im Rahmen eines Exkurses "Radverkehr und Verkehrssicherheit" mit Hilfe einer Modellvorstellung differenziert erläutert. Die Schwerverunglücktenbelastungen bei Kindern werden dagegen vor allem durch möglichst viele Lichtsignalanlagen an Fußgängerüberwegen sowie durch ein möglichst langes, getrennt geführtes Radwegenetz gesenkt. Auf die Leichtverletztenbelastungen haben nur zwei Variablen signifikanten Einfluss: Je höher die Zahl der bewirtschafteten Stellplätze außerhalb des öffentlichen Straßenraumes und je höher die Zahl der Einpendler ist, desto höher ist die Leichtverletztenbelastung. Auf statistisch besonders auffällige Resultate wird in Form von Exkursen detailliert eingegangen.
Aufgabe des Forschungsvorhabens war es, mit Hilfe empirischer Untersuchungen (Unfallanalysen, Verhaltensbeobachtungen) und mit Modellrechnungen zur Leistungsfähigkeit aufzuzeigen, wie bestimmte Arten der Führung und Behandlung geradeausfahrender Radfahrer an Knotenpunkten im Verlauf städtischer Hauptverkehrsstraßen einzuschätzen sind. Die untersuchten Fragestellungen betreffen - die Markierung beziehungsweise Aufpflasterung von Radwegen an Einmündungen von Erschließungsstraßen mit Wartepflicht, - das Maß der Absetzung von Radfahrerfurten vom Rand der übergeordneten Straße an Knotenpunkten ohne beziehungsweise mit Lichtsignalanlage, - die Führung geradeausfahrender Radfahrer an freien Rechtsabbiegerfahrbahnen mit Dreiecksinseln und - die Führung der Radfahrer an großen Kreisverkehrsplätzen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden Empfehlungen zur Radverkehrsführung an Knotenpunkten abgeleitet, die auf einer Abwägung zwischen verschiedenen Zielfeldern und Nutzungsansprüchen beruhen (Verkehrssicherheit, Verkehrsqualität für Kraftfahrzeug- und Radverkehr, Leistungsfähigkeit, stadtgestalterische Aspekte).
Für eine quantitativ exakte Beschreibung der mit der Gefahrgutbeförderung verbundenen Risiken fehlen sowohl statistische Voraussetzungen als auch eine wissenschaftlich begründete Risikoanalyse. Eine Risikoanalyse der Gefahrgutbeförderung soll zweckmäßigerweise auf Transportketten und nicht auf den direkten Vergleich von Verkehrsträgern abstellen. Zentrale Kategorie zur Definition des Risikos sollte dabei der Unfall sein. Zusammen mit der Transportleistung sollte er das Risiko als Wahrscheinlichkeitsaussage beschreiben. Mit in die Risikobestimmung einzubeziehen ist die Unfallschwere. Im Rahmen des Beitrages schlägt eine Projektgruppe eine dreistufig angelegte Risikoanalyse vor. Die Bausteine dieser Risikoanalyse bestehen aus 1. einer mathematisch-statistischen Risikoanalyse, 2. einer Schwachstellenanalyse und 3. einem Systemmodell zur ständigen Analyse des Gefahrgutbeförderungsrisikos. Dazu werden in dem Forschungsbericht grundsätzliche Überlegungen zur Risikobewertung angestellt, auf das Regelwerk des Gefahrguttransportes eingegangen, Ausbildung, Training und Überprüfung der Fahrzeugführer behandelt sowie auf das Gefahrgut und die Gefahrgutumschließung eingegangen. Ferner befasst sich der Bericht mit der Fahrzeugtechnik, der Verkehrsinfrastruktur, Informationssystemen und der Sicherheit im Gefahrguttransport in den neuen Bundesländern. Zum Schluss werden Forschungsempfehlungen bezüglich der Sicherheit in der Gefahrgutbeförderung formuliert.