620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Within this paper different European accident data sources were used to investigate the causations and backgrounds of road traffic accidents with pedestrians. Analyses of high level national data and in-depth accident data from Germany and Great Britain was used to confirm and refine preliminary accident scenarios identified from other sources using a literature review. General observations made included that a high proportion of killed or seriously injured pedestrian casualties impacted by cars were in "dark" light conditions. Seven accident scenarios were identified (each divided into "daylight" and "dark" light conditions) which included the majority of the car front-to-pedestrian crash configurations. Test scenarios were developed using the identified accident scenarios and relevant parameters. Hypothetical parameters were derived to describe the performance of pedestrian pre-crash systems based on the assumption that these systems are designed to avoid false positives as a very high priority, i.e. at virtually all costs. As result, three "Base Test Scenarios" were selected to be developed in detail in the AsPeCSS project. However, further Enhanced Test Scenarios may be needed to address environmental factors such as darkness if it is determined that system performance is sensitive to these factors. Finally, weighting factors for the accident scenarios for Europe (EU-27) were developed by averaging and extrapolation of the available data. This paper represents interim results of Work Package 1 within the AsPeCSS project.
Fahrdynamikregelungen für Zweispurfahrzeuge haben in der letzten Dekade stark dazu beigetragen, die Getötetenzahlen im Straßenverkehr auf einen seit dem zweiten Weltkrieg nicht gekannten Tiefststand zu senken. Die Getötetenzahlen bei Einspurfahrzeugen, speziell Motorrädern, sind im selben Zeitraum bei weitem nicht im selben Maße gesunken. Zwar existieren für Motorräder ABS-Bremssysteme und Antriebsschlupfregelungen, aber darüber hinaus gehende technische Lösungen zur Stabilisierung des Motorrads sind nicht bekannt. Ziel dieser Arbeit ist es, abzuschätzen, ob Fahrdynamikregelungen für Motorräder einerseits technisch möglich sind und andererseits zur deutlichen Senkung der Unfallzahlen von Motorrädern beitragen können. Aus einer Analyse des Unfallgeschehens wurden für zukünftige Fahrdynamikregelungen ungebremste Kurvenunfälle durch ßberschreiten der maximalen Querbeschleunigung und durch Reibwertsprünge (wie beispielsweise glatte Fahrbahnabschnitte, Sand, ßl, Bitumen und dergleichen) als relevante Unfalltypen identifiziert und als Hauptszenarien für potenzielle Fahrdynamikregelsysteme herangezogen. Ihr Anteil am Unfallgeschehen von Motorrädern wurde mit etwa 4 bis 8 % abgeschätzt. Dazu wurden Motorradexperten nach ihren bisher erlebten Unfällen befragt und die Unfälle einer großen Unfalldatenbank im Detail untersucht. Die beiden Grundszenarien wurden mittels Simulationen und Fahrversuchen hinsichtlich besonderer Erkennungsmerkmale untersucht. Dabei erwies sich die Schwimmwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs als robustes Kriterium zur Erkennung beginnender ungebremster Kurvenunfälle. ßhnlich große Schwimmwinkelgeschwindigkeiten wurden bei einer Vielzahl von unkritischen Fahrten nicht gefunden. Die Beeinflussbarkeit der untersuchten kritischen Fahrsituationen wurde mit Hilfe eines Modells für die Fahrzeugbewegung während der kritischen Fahrsituationen abgeschätzt. Eine Beeinflussung des Rollmoments zum Aufrichten des Fahrzeugs ist nicht möglich, da weder die Seitenkraft am Reifen in diesen Szenarien, wie es erforderlich wäre, erhöht werden kann, noch realistisch dimensionierte Kreisel diese Stabilisierung erbringen können. Eine Beeinflussung der Schwimmbewegung ist hingegen technisch sinnvoll durch Veränderung der Seitenkräfte über Bremsschlupf an den Rädern darstellbar. Auf diese Weise kann eine Destabilisierung des gleitenden Fahrzeugs beim ßbergang von Niedrig zurück auf Hochreibwert vermieden werden. Damit lässt sich jedoch nur eine kleine Untermenge der genannten Unfallszenarien günstig beeinflussen, sodass als Ergebnis dieser Untersuchung das Potenzial von Fahrdynamikregelungen als recht gering einzuschätzen ist.
Schutz von schwächeren Verkehrsteilnehmern: kommende Anforderungen aus Gesetzgebung und Euro NCAP
(2017)
Systeme der aktiven Fahrzeugsicherheit, insbesondere Notbremsassistenzsysteme und automatische Notbremssysteme, haben in den letzten zwei Dekaden große technische Fortschritte gemacht, und das im Wesentlichen ohne "Druck" von Gesetzgeber oder unabhängigen Testorganisationen " diese können aber durch passende Anforderungen den Vormarsch der Systeme in die Breite und die Ausnutzung von ansonsten für den Hersteller vielleicht nicht wirtschaftlichen Potentialen unterstützen. Dieser Bericht hat das Ziel, einen Überblick über die kommenden Anforderungen an Schutzsysteme für schwächere Verkehrsteilnehmer zu geben und diese Anforderungen in den Kontext Euro NCAP (=welchen Einfluss haben diese Anforderungen auf die Gesamtbewertung?) sowie Gesetzgebung (schwächere Anforderungen, aber dafür ein Markteintrittskriterium) zu stellen: - Anforderungen und Testprozeduren für Notbremsassistenz Fahrradunfälle 2018 und 2020 in Euro NCAP; - Anforderungen und Testprozeduren für Notbremsassistenz bei Nachtunfällen mit Fußgängern in Euro NCAP 2018; - Anforderungen und Testprozeduren für Abbiegeassistenzsysteme zum Schutz von Radfahrern in Unfallsituationen mit rechtsabbiegenden Lkw innerhalb der Fahrzeugtypgenehmigung.
Euro NCAP will start to test pedestrian Automatic Emergency Braking Systems (AEB) from 2016 on. Test procedures for these tests had been developed by and discussed between the AsPeCSS project and other initiatives (e.g. the AEB group with Thatcham Research from the UK). This paper gives an overview on the development process from the AsPeCSS side, summarizes the current test and assessment procedures as of March 2015 and shows test and assessment results of five cars that had been tested by BASt for AsPeCSS and the respective manufacturer. The test and assessment methodology seems appropriate to rate the performance of different vehicles. The best test result - still one year ahead of the test implementation - is around 80%, while the worst rating result is around 10%. Other vehicles are between these boundaries.
PROSPECT (Proactive Safety for Pedestrians and Cyclists) is a collaborative research project involving most of the relevant partners from the automotive industry (including important active safety vehicle manufacturers and tier-1 suppliers) as well as academia and independent test labs, funded by the European Commission in the Horizon 2020 research program. PROSPECT's primary goal is the development of novel active safety functions, to be finally demonstrated to the public in three prototype vehicles. A sound benefit assessment of the prototype vehicle's functionality requires a broad testing methodology which goes beyond what has currently been used. Since PROSPECT functions are developed to prevent accidents in intersections, a key aspect of the test methodology is the reproduction of natural driving styles on the test track with driving robots. For this task, data from a real driving study with subjects in a suburb of Munich, Germany was used. Further data from Barcelona will be available soon. The data suggests that intersection crossing can be broken down into five phases, two phases with straight deceleration / acceleration, one phase with constant radius and speed turning, and two phases where the bend is imitated or ended. In these latter phases, drivers mostly combine lateral and longitudinal accelerations and drive what is called a clothoid, a curve with curvature proportional to distance travelled, in order to change lateral acceleration smoothly rather than abrupt. The data suggests that the main parameter of the clothoid, the ratio distance travelled to curvature, is mostly constant during the intersections. This parameter together with decelerations and speeds allows the generation of synthetic robot program files for a reproduction of natural driving styles using robots, allowing a much greater reproducibility than what is possible with human test drivers. First tests show that in principle it is possible to use the driving robots for vehicle control in that manner; a challenge currently is the control performance of the robot system in terms of speed control, but it is anticipated that this problem will be solved soon. Further elements of the PROSPECT test methodology are a standard intersection marking to be implemented on the test track which allows the efficient testing of all PROSPECT test cases, standard mobile and light obstruction elements for quick reproduction of obstructions of view, and a concept for tests in realistic surroundings. First tests using the PROSPECT test methodology will be conducted over the summer 2017, and final tests of the prototype vehicles developed within PROSPECT will be conducted in early 2018
Lkw-Notbremsassistenzsysteme
(2020)
Notbremsassistenzsysteme für Lkw können einen großen Beitrag zur Verkehrssicherheit leisten, indem sie Unfälle, die von schweren Lkw verursacht werden, wirkungsvoll vermeiden helfen. Die aktuellen Anforderungen für diese Notbremsassistenzsysteme wurden allerdings vor über zehn Jahren festgelegt. Der Stand der Technik hat sich seitdem stark weiterentwickelt. Aufgabe der Bundesanstalt für Straßenwesen war daher, zu überprüfen, ob die technischen Anforderungen für Notbremsassistenz noch zeitgemäß sind oder ob eine Anpassung sinnvoll für die Verkehrssicherheit ist. Der technische Fortschritt im Bereich der Fahrerassistenzsysteme ist so groß, dass die vor knapp 10 Jahren festgelegten Anforderungen an Notbremssysteme heute nicht mehr dem Stand der Technik entsprechen – sowohl hinsichtlich der in den derzeit geltenden Vorschriften explizit erlaubten Abschaltbarkeit der Notbremssysteme als auch hinsichtlich der geforderten Bremsleistung beziehungsweise des Geschwindigkeitsabbaus. Es war daher zunächst zu prüfen, ob die derzeit zulässige Abschaltbarkeit erforderlich ist, und falls ja, ob sie auf bestimmte Verkehrssituationen und Fahrzeugtypen eingeschränkt werden kann. Es war weiterhin zu prüfen, ob höhere Mindestverzögerungswerte gefordert werden können, ob insbesondere im Falle von stehenden Fahrzeugen vor dem Fahrzeug (z. B. am Stauende) Notbremsungen mit deutlich höherer Geschwindigkeitsreduktion eingeleitet werden können und durch die Systeme auch kleinere Fahrzeuge als bisher vorgeschrieben erkannt werden müssen. In Notbremssituationen ist es denkbar, dass Fahrer unabsichtlich eine Übersteuerung (und damit eine Abschaltung des Notbremssystems) vornehmen, indem sie beispielsweise „in das Pedal fallen“. Es sollte daher untersucht werden, ob dieser Fall relevant ist und Abhilfe bedarf. Auch eine Anpassung der Regelkriterien an unterschiedliche Straßenverhältnisse (Niedrigreibwert) sowie die Möglichkeit einer Warnung von Fahrern bei geringen Sicherheitsabständen sollte geprüft werden. Insbesondere die erforderlichen automatischen Geschwindigkeitsreduktionen bei bevorstehenden Kollisionen auf stehende Ziele können deutlich angehoben werden. Aus fahrdynamischen Grundlagen wurden, je nach Ausgangsfahrgeschwindigkeit, unterschiedliche Zeitpunkte für Bremseingriffe bestimmt. Als Voraussetzung für automatische Bremseingriffe wurde angenommen, dass diese spätestens dann gerechtfertigt sind, wenn ein menschlicher Fahrer keine Möglichkeit mehr hat, einem Zielobjekt auszuweichen. Messungen zeigen eine gute Übereinstimmung eines aus den Annahmen abgeleiteten Simulationsmodells mit den tatsächlichen Bremseingriffszeitpunkten und Bremseingriffen eines mit einem modernen Notbremssystem ausgerüsteten Lkw. Als Ergebnis wurden durchaus erzielbare Geschwindigkeitsreduktionen in Abhängigkeit von Ausgangsgeschwindigkeit und Fahrbahnoberfläche ermittelt, die sich als Anforderung für internationale Vorschriften eignen. Bezüglich der Abschaltbarkeit von Notbremsassistenzsystemen wurde anhand der durchgeführten Untersuchungen festgestellt, dass sich Fehlwarnungen im Fahrbetrieb, selbst unter Nutzung eines der derzeit am weitesten entwickelten Notbremssysteme, nicht gänzlich vermeiden lassen. Grund dafür ist im Wesentlichen die unzureichende Erkennbarkeit der Fahrerintention in bestimmten Verkehrssituationen. Fehlwarnungen in ungestörter Autobahnfahrt (= außerhalb von Autobahnbaustellen) konnten aber nicht gefunden werden. Aus technischer Sicht ist es daher sinnvoll, die Deaktivierbarkeit eines Notbremssystems nur in solchen Verkehrssituationen zu erlauben, in denen es durch Fehlinterpretationen seitens des Systems (Objekte abseits der Fahrbahn) zu Fehlfunktionen kommen kann. Ein Indikator hierfür kann eine bestimmte Geschwindigkeitsgrenze sein. Für eine zusätzliche frühzeitige Warnung des Fahrers bei zu geringem Mindestabstand ist gegebenenfalls eine Verbesserung der Verkehrssicherheit denkbar. Der tatsächliche Nutzen einer Abstandswarnung hängt aber davon ab, ob der Abstand irrtümlich oder bewusst gering gehalten ist und ob die Lkw-Fahrenden auf eine Warnung durch eine Vergrößerung des Abstands reagieren.
Accidents between right turning trucks and straight driving cyclists often show massive consequences. Accident severity in terms of seriously or fatally injured cyclists that are involved is much higher than in accidents of other traffic participants in other situations. It seems clear that adding additional mirrors will very likely not improve the situation. At ESV 2015, a methodology to derive test procedures and first test cases as well as requirements for a driver assist system to address blind spot accidents has been presented. However, it was unclear if and how testing of these cases is feasible, to what extent characteristics of different truck concepts (e.g. articulated vehicles, rigid vehicles) influence the test conduction and outcome, and what tolerances should be selected for the different variables. This work is important for the acceptance of a draft regulation in the UN working group on general safety. In the meantime, three test series using a single tractor vehicle, a tractor-semitrailer combination and a rigid vehicle have been conducted. The test tools (e.g. surrogate devices) have been refined. A fully crashable, commercially available bicycle dummy has been tested. If used correct, this dummy does follow a straight line quite precisely and it does not cause any damage to the truck under test in case of accidental impact. The dummy specifications are freely available. During testing, the different vehicle categories resulted in different trajectories being driven. Articulated vehicle combinations did first execute a turn into the opposite direction, and on the other hand, single tractor vehicles did behave comparable to passenger cars. A possible solution to take these behaviors into account is to require the vehicles to drive through a corridor that is narrow for a precise straight-driving phase and extends during the turn. Other investigated parameters are the dummy and vehicle speed tolerances. The results from this research make it possible to draft a regulation for a driver assistance system that helps to avoid blind spot accidents: test cases have been refined, their feasibility has been checked, and corridors for the vehicles and for important parameters (e.g. test speeds) have been set. The test procedure is applicable to all types of heavy goods vehicles. In combination with the accidentology (ESV 2015 paper), the work provides the basis for a regulation for such an assistance system.
A methodology to derive precision requirements for automatic emergency braking (AEB) test procedures
(2015)
AEB Systems are becoming important to increase traffic safety. Test procedures in testing for consumer information, manufacturer self-certification and technical regulations are used to ensure a certain minimum performance of these systems. Consequently, test robustness, test efficiency and finally test cost become increasingly important. The key driver for testing effort and test costs is the required repeatable accuracy in a test design - the higher the accuracy, the higher effort and test costs. On the other hand, the performance of active safety systems depends on time discretization in the environment perception and other sub-systems: for instance, typical sensors supply information with a cycle time of 50 - 150 ms. Time discretization results in an inherent spread of system performance, even if the test conditions are perfectly equal. The proposed paper shows a methodology to derive requirements for a test setup (e.g. test repeats, use of driving robots, ...) as function of AEB system generation and rating method (e.g. Euro NCAP points awarded, pass/fail, ...). While the methodology itself is applicable to AEB pedestrian and AEB Car-Car scenarios, due to the lack of sufficient test data for AEB Car-Car, the focus of this paper is on AEB pedestrian scenarios. A simulation model for the performance of AEB Pedestrian systems allows for the systematic variation of the discretization time as well as test condition accuracy. This model is calibrated with test results of 4 production vehicles for AEB Pedestrian, all fully tested by BASt according to current Euro NCAP test protocols. Selected parameters to observe the accuracy of the test setup in case of pedestrian AEB is the calculated impact position of pedestrian on the vehicle front (as if no braking would have occurred), and the test vehicle speed accuracy. These variable was shown in real tests to be repeatable in the range of ± 5 cm and ± 0,25 km/h, respectively, with a fully robotized state of the art test setup. The sensitivity of AEB performance (measured in achieved speed reduction as well as overall rating result according to current Euro NCAP rating methods) towards discretization and the sensitivity of performance towards test accuracy then is compared to identify economic yet robust test concepts. These comparisons show that the available repeatability accuracy of current test setups is more than sufficient for today's AEB system capabilities. Time discretization problems dominate the performance spread especially in test scenarios with a limited pedestrian dummy reveal time (e.g. child behind obstruction, running adult scenarios with low car speeds). This would allow to increase test tolerances to decrease test cost. A methodology which allows to derive the required tolerances in active safety tests might be valuable especially for NCAPs of emerging countries that do not have the necessary equipment (e.g. driving robots, positioning units) available for the full-scale and high tolerance EuroNCAP active safety procedures yet still want to rate active safety systems, thus improving the global safety.
It is commonly agreed that active safety will have a significant impact on reducing accident figures for pedestrians and probably also bicyclists. However, chances and limitations for active safety systems have only been derived based on accident data and the current state of the art, based on proprietary simulation models. The objective of this article is to investigate these chances and limitations by developing an open simulation model. This article introduces a simulation model, incorporating accident kinematics, driving dynamics, driver reaction times, pedestrian dynamics, performance parameters of different autonomous emergency braking (AEB) generations, as well as legal and logical limitations. The level of detail for available pedestrian accident data is limited. Relevant variables, especially timing of the pedestrian appearance and the pedestrian's moving speed, are estimated using assumptions. The model in this article uses the fact that a pedestrian and a vehicle in an accident must have been in the same spot at the same time and defines the impact position as a relevant accident parameter, which is usually available from accident data. The calculations done within the model identify the possible timing available for braking by an AEB system as well as the possible speed reduction for different accident scenarios as well as for different system configurations. The simulation model identifies the lateral impact position of the pedestrian as a significant parameter for system performance, and the system layout is designed to brake when the accident becomes unavoidable by the vehicle driver. Scenarios with a pedestrian running from behind an obstruction are the most demanding scenarios and will very likely never be avoidable for all vehicle speeds due to physical limits. Scenarios with an unobstructed person walking will very likely be treatable for a wide speed range for next generation AEB systems.