620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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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.
Die Erarbeitung der neuen "Richtlinien für passiven Schutz an Straßen durch Fahrzeug-Rückhaltesysteme" (RPS) ist noch nicht abgeschlossen. Einer Einführung stehen im Wesentlichen die beiden grundlegenden Fragen nach dem Geltungsbereich und der Handhabung von rein nach dem "Performance"-Ansatz der EU ausgelegten Richtlinien entgegen. Erörtert wird, ob die neuen Richtlinien tatsächlich nur für zukünftige Maßnahmen anzuwenden sind oder auch in einer angemessenen Übergangsfrist bestehende Straßen den neuen Leistungsanforderungen angepasst werden müssen. Diese Frage stellt sich insbesondere für diejenigen Bereiche, in denen auf Grund neuer Erkenntnisse heute deutlich höhere Leistungsanforderungen an Schutzeinrichtungen gestellt werden als bisher. Die wichtigste Frage der Anwender ist allerdings, wie künftige Ausschreibungen gestaltet sein müssen. Es zeichnet sich ab, dass der Ausschreibende über eine exakte Festlegung spezifischer Randbedingungen die Auswahl an möglichen Systemen bereits von vorne herein eingrenzen muss, um so eine sachgerechte Entscheidung zwangsläufig herbeizuführen.
In Deutschland sind die Belange der Verkehrssicherheit von Straßen in dem geltenden Technischen Regelwerk enthalten. Dennoch werden immer wieder Straßenbaumaßnahmen geplant und realisiert, bei denen die Möglichkeiten verkehrssicherer Gestaltung nach dem Stand der Technik nicht ausgeschöpft wurden. Das kann auch eine Folge der Abwägung von unterschiedlich gerichteten Belangen sein. Neue wissenschaftliche Erkenntnisse finden zudem erst mit Zeitverzug Eingang in das Technische Regelwerk. Im Ausland wurden "Road Safety Audits" entwickelt, die Sicherheitsmängel bei Planung und Entwurf der Straßen vermeiden sollen. Sicherheitsaudits für Straßen sollten in Deutschland künftig in den Phasen Vorplanung, Vorentwurf, Ausführungsentwurf und Verkehrsfreigabe durchgeführt werden. Die Auditierung sollte jeweils vor den Sichtvermerken, Genehmigungen und Beschlüssen erfolgen. Die "Empfehlungen für ein Sicherheitsaudit für Straßen in Deutschland" (ESAS), die bereits bei zahlreichen Pilotaudits erprobt und fortentwickelt wurden, beinhalten die Abschnitte Ziel und Definition des Sicherheitsaudits, typische Sicherheitsdefizite, Auditphasen, Projektabgrenzung für das Sicherheitsaudit, Auditprozess, Auditdurchführung, Auditoren und Haftung. Im Anhang sind Angaben zu typischen Auffälligkeiten im Unfallgeschehen, Checklisten für Autobahnen, Landstraßen, Hauptverkehrsstraßen und Erschliessungsstraßen sowie Beispiele für Auditberichte enthalten. Die Checklisten sollen als Hilfsmittel bei der Auditierung dienen; sie können auch vom Planer künftiger Straßenverkehrsanlagen zur Eigenkontrolle verwendet werden. Anforderungen an die künftigen Auditoren betreffen einerseits ihre fachliche Qualifikation und andererseits ihre Unabhängigkeit. Das Sicherheitsaudit soll nun durch die Straßenbauverwaltungen der Länder und Kommunen angewendet werden. Dabei ist das Sicherheitsaudit als Bestandteil eines zukünftigen umfassenden Qualitätsmanagements für Straßen zu sehen.
Die Freigabe des Seitenstreitens für den fließenden Verkehr hat sich auf einzelnen Autobahnstrecken als bewährtes Mittel erwiesen, um angesichts langer Planungsvorläufe kurzfristig auf Kapazitätsengpässe reagieren zu können. Dabei ist aber volkswirtschaftlich abzuwägen, ob die Verbesserung des Verkehrsablaufs den Verzicht auf den aus Gründen der Verkehrssicherheit und des Betriebsdienstes notwendigen Seitenstreifen rechtfertigen kann. Durch die am 1. Januar 2002 in Kraft getretene Änderung der Straßenverkehrsordnung (StVO) ist nun auch die temporäre Freigabe des Seitenstreifens verkehrsrechtlich eindeutig geregelt. Es wurde ein neues Verkehrszeichen (Z 223 der StVO) eingeführt, mit dem der Seitenstreifen die Bedeutung eines Fahrstreifens erhält. Die temporäre Umnutzung des Seitenstreitens bietet den Vorteil, dass dieser Seitenstreifen in den Schwachlastzeiten in seiner ursprünglichen Funktion zur Verfügung steht. Nachteilig ist jedoch der hohe technische Aufwand für die Einrichtung und den Betrieb einer temporären Umnutzung. Dies wird aus den entwickelten Musterplänen für die Beschilderung und Markierung deutlich. Zusätzlich stellt die neue Regelung hohe Anforderungen an den Kraftfahrer. Das sich bereits bei den Pilotversuchen abzeichnende Risiko von Fehlnutzungen erfordert eine sorgfältige Planung und einen bedarfsangemessenen Betrieb dieser Maßnahmen. Die zahlreichen Planungsinitiativen lassen jedoch erwarten, dass die temporäre Umnutzung von Seitenstreifen künftig öfter im deutschen Autobahnnetz anzutreffen sein wird.
The development of tyre- and truck-manufacturers leads to the direction to introduce wide base single tyres (size 495/45R22,5) instead of twin tyres on the driving axle of trucks, tractors and busses. To study the driving behaviour and safety of various trucks and units with different tyre combinations and loading conditions was the aim of the study. A computer-aided simulation was used for this investigation. Drive tests with a 40 t unit with prototype single tyres on the drive axle were carried out to verify the simulation. Alterations in driving behaviour and driving safety are mainly dependent on the tyre cornering stiffness. The prototype wide single tyres had a higher lateral stiffness which leads to a higher degree of under-steering (safer driving behaviour). The altered spring base on the drive axle had no influence on the side- tilt stability of vehicle combinations but the solo truck profited from the higher rear axle roll stiffness (less danger for roll-over accidents). As far as the driving safety is concerned nothing speaks against wide base tyres on the drive axle. The simulation of a tyre defect in a bend (assuming 40% of the max. transferable side force for the flat tyre) showed no increased danger using wide single tyres. Later driving tests showed however the need of tyre run flat possibilities to avoid jack-knifing of road trains. Also tyre pressure monitoring systems and electronic stability programs for the trucks are advised.
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 Klasse der Leichtkraftfahrzeuge (LKfz) unterliegt in Deutschland bislang keiner Zulassungspflicht und damit auch keiner regelmäßigen technischen Überwachung. Es handelt sich hierbei um Fahrzeuge mit einer Leermasse unter 350 kg und einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 45 km/h. Das äußere Erscheinungsbild der LKfz ähnelt dem eines normalen Kleinwagens. Die Fahrzeuge erhalten ein Versicherungskennzeichen, als Fahrerlaubnis wird ein Führerschein der Klasse B benötigt. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde untersucht, ob von der Einführung einer obligatorischen technischen Überwachung für LKfz ein Beitrag zur Verkehrssicherheit zu erwarten ist und wie eine solche Überprüfung aussehen sollte. Hierzu wurden stichprobenhaft drei gebrauchte LKfz unterschiedlicher Hersteller, ein neues LKfz sowie ein vergleichbarer kompakter Pkw beschafft. Die Untersuchung erfolgte in drei Schritten: - Die LKfz wurden zunächst einer Hauptuntersuchung nach Paragraf 29 Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) zugeführt und anschließend einer darüber hinausgehenden Prüfung unterzogen. Dabei zeigten sich teilweise erhebliche, sicherheitsrelevante Mängel, die ohne eine Überprüfung unerkannt geblieben wären. - Um Aussagen über die aktive Sicherheit der LKfz zu erhalten, wurden Versuche zur Fahrdynamik durchgeführt. Prinzipiell zeigten sich im Vergleich untereinander sowie mit dem normalen Kleinwagen keine wesentlichen Unterschiede in den fahrdynamischen Eigenschaften im Geschwindigkeitsbereich bis 45 km/h; es kam zu keinen kritischen Fahrsituationen. Allerdings wurden erst durch die Fahrversuche Defekte an der Bremse und der Lenkung bei je einem der LKfz entdeckt. - Zur Beurteilung der passiven Sicherheit wurden die LKfz, ausgerüstet mit einem Dummy, mit einer Geschwindigkeit von 35 km/h gegen einen starren Block gefahren. Auswirkungen auf die passive Sicherheit der LKfz aufgrund einer fehlenden technischen Überwachung konnten hierbei nicht nachgewiesen werden. Grundsätzlich zeigte sich jedoch, dass bei der passiven Sicherheit der LKfz ein erhebliches Verbesserungspotenzial besteht. Resultierend aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen ergibt sich folgende Forderung: Zur Verbesserung der Verkehrssicherheit sollte eine regelmäßige technische Überwachung der LKfz eingeführt werden. Die Überprüfung sollte in Anlehnung an die Hauptuntersuchung von Pkw erfolgen, im Prüfumfang jedoch speziell auf die LKfz abgestimmt werden. Hierzu gehört insbesondere eine kurze Probefahrt, um Mängel an der Bremsanlage beziehungsweise Lenkanlage oder Manipulationen an der Drosselung der Geschwindigkeit feststellen zu können.