620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Thoracic injury is one of the predominant types of severe injuries in frontal accidents. The assessment of the injury risk to the thorax in the current frontal impact test procedures is based on the uni-axial chest deflection measured in the dummy Hybrid III. Several studies have shown that criteria based on the linear chest potentiometer are not sensitive enough to distinguish between different restraint systems, and cannot indicate asymmetric chest loading, which has been shown to correlate to increased injury risk. Furthermore, the measurement is sensitive to belt position on the dummy chest. The objective of this study was to evaluate the optical multipoint chest deflection measurement system "RibEye" in frontal impact sled tests. Therefore the sensitivity of the RibEyesystem to different restraint system parameters was investigated. Furthermore, the issue of signal drop out at the 6 th rib was investigated in this study.A series of sled tests were conducted with the RibEye system in the Hybrid III 50%. The sled environment consisted of a rigid seat and a standard production three-point seat belt system. Rib deflections were recorded with the RibEye system and additionally with the standard chest potentiometer. The tests were carried out at crash pulses of two different velocities (30 km/h and 64 km/h). The tests were conducted with different belt routing to investigate the sensitivity of chest deflection measurements to belt position on the dummy chest. Furthermore, different restraint system parameters were investigated (force limiter level, with or without pretensioning) to evaluate if the RibEye measurements provide additional information to distinguish between restraint system configurations . The results showed that with the RibEye system it was possible to identify the effect of belt routing in more detail. The chest deflections measured with the standard chest potentiometer as well as the maximum deflection measured by RibEye allowed the distinction to be made between different force limiter levels. The RibEye system was also able to clearly show the asymmetric deflection of the rib cage due to belt loading. In some configurations, differences of more than 15 mm were observed between the left and side areas of the chest. Furthermore, the abdomen insert was identified as source of the problem of signal drop out at the 6th rib. Possible solutions are discussed. In conclusion, the RibEye system provided valuable additional information regarding the assessment of restraint systems. It has the potential to enable the evaluation of thoracic injury risk due to asymmetric loading. Further investigations with the RibEye should be extended to tests in a vehicle environment, which include a vehicle seat and other restraint system components such as an airbag.
Safety of light goods vehicles - findings from the German joint project of BASt, DEKRA, UDV and VDA
(2011)
Light goods vehicles (LGVs) are an important part of the vehicle fleet, providing a vital component in the European transportation system. On the other hand, LGVs are in the focus of public discussion regarding road safety. In order to analyse the accident situation of LGVs in an objective manner, Federal Highway Research Institute (BASt), VDA, DEKRA and German Insurers Accident Research (UDV) launched a joint project. The aim of this project, which will be finished by mid of 2011, is to identify reasonable measures which will further improve the safety of LGVs. For the first time, these partners jointly together conducted a research project and put together their know-how in accident research. Analyses are based on real-life accident data from the GIDAS database, the Accident Database of UDV (UDB), the DEKRA database and national statistics. The findings deliver answers to questions within the arena of future legislative actions and consumer protection activities. The analyses of databases cover areas of primary and secondary safety of LGVs with a special focus on advanced driver assistance systems (ADAS), driver behaviour as well as partner and occupant protection. Key figures from national statistics are used to highlight hotspots of accidents of LGVs in Germany. Finally, the proposed countermeasures are assessed regarding their potential effectiveness. Amongst others, the results show that the accident situation of LGVs is very similar to that of passenger cars. Noteworthy variations could be found in collisions with pedestrians, at reversing and regarding accident causes. Occupant safety of LGVs is on a higher level compared to cars. Results indicate that seatbelt use is on a significantly lower level compared to cars. This leads to higher-than-average injury risk for unbelted LGV occupants. When it comes to partner protection, there are problems with compatibility at LGVs. For car occupants there is a very high injury risk when colliding with a LGV. It indicates that higher passive safety test standards for LGVs would be counterproductive if they further increase stiffness of LGVs. The analysis of LGV-pedestrian accidents shows that pedestrian kinematic differs significantly from car-pedestrian accidents. At this point, existing pedestrian related test standards developed for cars cannot be adopted to LGVs. When it comes to active safety, ESC proved its effectiveness once again. Beyond that, rear view cameras, advanced emergency braking systems and lane departure warning systems show a safety potential, too. In addition to any technical countermeasures previously discussed, the importance of the driver behavior and attitude regarding the accident risk was investigated. In order to develop successful actions it is important to understand the main target population. In the case of LGV especially the crafts business and smaller companies are the major contributors the safety issue.
It is well known that most accidents with pedestrians are caused by the driver not being alert or misinterpreting the situation. For that reason advanced forward looking safety systems have a high potential to improve safety for this group of vulnerable road users. Active pedestrian protection systems combine reduction of impact speed by driver warning and/or autonomous braking with deployment of protective devices shortly before the imminent impact. According to the Euro NCAP roadmap the Autonomous Emergency Braking system tests for Pedestrians Protection will be set in force from 2016 onwards. Various projects and organisations in Europe are developing performance tests and assessment procedures as accompanying measures to the Euro NCAP initiative. To provide synthesised input to Euro NCAP so-called Harmonisation Platforms (HP-) have been established. Their main goal is to foster exchange of information on key subjects, thereby generating a clear overview of similarities and differences on the approaches chosen and, on that basis, recommend on future test procedures. In this paper activities of the Harmonisation Platform 2 on the development of Test Equipment are presented. For the testing targets that mimic humans different sensing technologies are required. A first set of specifications for pedestrian targets and the propulsion systems as collected by Harmonisation Platform 2 are presented together with a first evaluation for a number of available tools.
For a number of EU regulatory acts Virtual Testing (VT) is already allowed for type approval (see Commission Regulation No. 371/2010 of 16 April 2010 amending the Framework Directive 2007/46/EC). However, only a very general procedure on how to apply VT for type approval is provided. Technical details for specific regulatory acts are not given yet. The main objective of the European project IMVITER (IMplementation of VIrtual TEsting in Safety Regulations) was to promote the implementation of VT in safety regulations. When proposing VT procedures the new regulation was taken into account, in particular, addressing open issues. Special attention was paid to pedestrian protection as pilot cases. A key aspect for VT implementation is to demonstrate that the employed simulation models are reliable. This paper describes how the Verification and Validation (V&V) method defined by the American Society of Mechanical Engineers was adapted for pedestrian protection VT based assessment. or the certification of headform impactors an extensive study was performed at two laboratories to assess the variability in calibration tests and equivalent results from a set of simulation models. Based on these results a methodology is defined for certification of headform impactor simulation models. A similar study was also performed with one vehicle in the type approval test setup. Its bonnet was highly instrumented and subjected to 45 impacts in five different positions at two laboratories in order to obtain an estimation of the variability in the physical tests. An equivalent study was performed using stochastic simulation with a metamodel fed with observed variability in impact conditions of physical headforms. An estimation of the test method uncertainty was obtained and used in the definition of a validation corridor for simulation models. Validation metric and criteria were defined in cooperation with the ISO TC22 SC10 and SC12 WG4 "Virtual Testing". A complete validation procedure including different test setups, physical magnitudes and evaluation criteria is provided. A detailed procedural flowchart is developed for VT implementation in EC Regulation No 78/2009 based on a so called "Hybrid VT" approach, which combines real hardware based head impact tests and simulations. This detailed flowchart is shown and explained within this paper. Another important point within the virtual testing based procedures is the documentation of relevant information resulting from the verification and validation process of the numerical models used. For this purpose report templates were developed within the project. The proposed procedure fixes minimum V&V requirements for numerical models to be confidently used within the type-approval process. It is not intended to be a thorough guide on how to build such reliable models. Different modeling methodologies are therefore possible, according to particular OEM know-how. These requirements respond to a balance amongst the type-approval stakeholders interests. A cost-benefit analysis, which was also performed within the IMVITER project, supports this approach, showing the conditions in which VT implementation is beneficial. Based on the experience gained in the project and the background of the experts involved an outlook is given as a roadmap of VT implementation, identifying the most important milestones to be reached along the way to a future vehicle type approval procedure supported by VT. The results presented in this paper show an important step addressing open questions and fostering the future acceptance of virtual testing in pedestrian protection type approval procedures.
Durch den zukünftig zu erwartenden Anstieg des Radverkehrsanteils am Gesamtverkehrsaufkommen und der Veränderung des Fahrzeugkollektivs sowie der Nutzergruppen durch die Zunahme von Elektrofahrrädern werden die Anforderungen an die Verkehrssicherheit im Radverkehr kontinuierlich steigen. Aus diesem Grund ist in dem vorliegenden Forschungsprojekt unter Berücksichtigung verschiedener Fachdisziplinen untersucht worden, welche Sicherheitskenngrößen im Radverkehr neben den bisher üblich verwendeten Unfallkennwerten geeignet sind, die Verkehrssicherheit zukünftig zu bewerten und darzustellen. Zur Identifikation von "neuen" bzw. zusätzlichen Sicherheitskenngrößen wurde eine Struktur zur Differenzierung von Sicherheitskenngrößen für unterschiedliche Stufen einer Fahrradfahrt von der Quelle bis zum Ziel bzw. einem potenziellen Unfall erstellt. Die Ergebnisse wurden in einem Expertenworkshop vor- und zur Diskussion gestellt und im Nachgang entsprechend der Diskussionsergebnisse überarbeitet und angepasst. Durch Heranziehen von Verkehrs- und Unfalldaten mit Radverkehrsbeteiligung aus abgeschlossenen (Forschungs-)Projekten wird für den verkehrsplanerischen Bereich in Anwendungsbeispielen dargestellt, wie für unterschiedliche Stufen einer Fahrradfahrt durch Kombination von bestehenden Unfallkennwerten und Sicherheitsindikatoren "neue" Sicherheitskenngrößen abgeleitet werden können. Aufgrund eines fehlenden einheitlichen Verkehrssicherheitsverständnisses der unterschiedlichen Fachdisziplinen und der teilweise schwachen empirischen Datengrundlage, konnte keine Grundlage zur Identifikation von interdisziplinären Sicherheitskenngrößen geschaffen werden. Aus diesem Grund beschränken sich die Ergebnisse primär auf den Bereich der Verkehrsplanung. Für zukünftige Untersuchungen wird daher empfohlen, auf Grundlage der vorliegenden Ergebnisse eine Methodik zur interdisziplinären Bewertung der Verkehrssicherheit im Radverkehr zu erarbeiten.
Einfluss der veränderten Verkehrsführung bei Ertüchtigungsmaßnahmen auf die Bauwerksbeanspruchungen
(2013)
Im Rahmen von mehreren vorhergehenden Forschungsprojekten wurden vom Forschungsnehmer Untersuchungen zu den Beanspruchungen von Brückenbauwerken infolge des Straßenverkehrs durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen führten zu den neuen Verkehrslastannahmen für Straßenbrücken im Eurocode 1, Teil 2 (in Verbindung mit dem deutschen nationalen Anhang) und den Ziellastniveaus in der Nachrechnungsrichtlinie. Im Ergebnis von Nachrechnungen müssen die Bestandsbrücken ertüchtigt oder neu gebaut werden. Ertüchtigung von Autobahnbrücken heißt Bauen unter Verkehr. Auf den Bestandsbrücken ist eine veränderte Verkehrsführung erforderlich. Mit einer veränderten Verkehrsführung geht aber unter Umständen auch eine Veränderung der Beanspruchungen der Brückenbauwerke infolge dieser "Umnutzung" einher. Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes ist es, den Einfluss der veränderten Verkehrsführung bei Ertüchtigungsmaßnahmen auf die Bauwerksbeanspruchungen zu analysieren. Unter Anwendung einer in den vorhergehenden Projekten entwickelten Vorgehensweise werden Simulationsrechnungen durchgeführt, in denen verschiedenen Varianten von Spuranordnungen auf Überbauquerschnitten betrachtet werden. Des Weiteren werden differenzierte Verkehrscharakteristiken, also verschiedene Verkehrsstärken und Verkehrszusammensetzungen, betrachtet. Grundsätzlich werden hierbei Beanspruchungen, also zum Beispiel resultierende Biegemomente oder Auflagerkräfte, betrachtet. Aus diesem Grund müssen die Berechnungen für definierte Tragsysteme durchgeführt werden. Im vorliegenden Projekt wurden hierzu zwei reale Brückenbauwerke betrachtet, die sich im Zuge von Autobahnen in Nordrhein-Westfalen befinden. Erweitert werden die Betrachtungen auf ein zusätzliches "virtuelles" Tragsystem, um ein gewisses Spektrum von Stützweiten und Querschnittsbreiten analysieren zu können. Grundsätzlich zeigt sich im Ergebnis der Untersuchungen, dass Beanspruchungen aus aktuellem Verkehr bei normaler Verkehrsführung durch das Lastmodell LM1 des DIN-Fachberichtes 101 abgedeckt werden. Für Beanspruchungen aus zukünftigem Verkehr ist das neue Lastmodell LM1 des Eurocodes erforderlich. Im Rahmen von Baumaßnahmen wird im Allgemeinen eine 4+0-Verkehrsführung eingerichtet. Hierbei werden bei zweiteiligen Überbauquerschnitten vier Fahrstreifen über einen Querschnitt geleitet. Dies geht einher mit einer Verengung der Fahrspuren. In solchen Fällen ist davon auszugehen, dass es nicht möglich ist, dass Lkw-Überholverkehr stattfinden kann. Dies führt zu einer wesentlichen Verringerung der Beanspruchungen von Brückenbauwerken, da auch in Stausituationen in den zwei Richtungsfahrbahnen keine Lkw-Fahrzeuge nebeneinander stehen können. Für Verkehrszusammensetzungen entsprechend der aus der Nachrechnungsrichtlinie bekannten Verkehrsart "Große Entfernung" (50 % Sattelzugfahrzeuge) ergibt sich daher eine Abdeckung der Beanspruchungen aus Straßenverkehr durch das Lastmodell BK60 der DIN 1072. Für Verkehrszusammensetzungen analog der Verkehrsart "Mittlere Entfernung" reicht das Lastmodell BK30/30 zu Abdeckung aus. Weitere Differenzierungen hinsichtlich der Verkehrsstärke führen hier zu keinen wesentlichen Änderungen der getroffenen Aussagen.
Ziel des Projektes war es, bedingt durch die wachsende Anzahl der im Verkehr befindlichen elektrisch und hybrid-elektrisch betriebenen Fahrzeuge, notwendige Anpassungen der periodisch technischen Überwachung zu erarbeiten. Dazu wurden von verschiedenen Fahrzeugen die relevanten Bauteile des elektrischen Antriebsstrangs identifiziert und deren Ausfallverhalten analysiert. Um die Degradationsauswirkungen einzelner Bauteile und Funktionen auf das gesamte System bestimmen zu können, hat die FSD ein Simulationsmodell erstellt. Die daraus ermittelten Ergebnisse waren Grundlage für die Bestimmung verkehrssicherheits- und umweltkritischer Bauteile sowie deren Funktionen. Diese Modellaussagen wurden mit Realversuchen an Fahrzeugen validiert. Zusätzlich konnten in einem Feldversuch 2.560 Fahrzeuge mit elektrischem Antriebsstrang untersucht werden. Aus diesen Ergebnissen lassen sich Änderungsvorschläge für die Untersuchungen und Vorgaben ableiten. Dafür ist für einen Großteil dieser Untersuchungen die Nutzung von Diagnosedaten eine geeignete Möglichkeit. Die 47. Verordnung zur Änderung straßenverkehrsrechtlicher Vorschriften berücksichtigt bereits an vielen Stellen die neuen Antriebskonzepte. Von daher werden lediglich geringe Anpassungen in der StVZO für -§ 19 und den Beispielkatalog dazu, -§ 29, Anlage VIIIa, Anlage VIIId sowie die HU-Richtlinie vorgeschlagen. Für die Durchführung der Untersuchungspunkte zum HV-System ist die Entwicklung einer Hochvolt-Richtlinie empfehlenswert. Einige wichtige Prüfverfahren lassen sich derzeit technisch noch nicht umsetzen. Dazu sind Änderungen der internationalen Bau- und Betriebsvorschriften notwendig. Diese werden bei der EU/UNECE anzuregen sein. Es besteht über dieses Projekt hinaus weiterhin Forschungsbedarf, um sich intensiv mit diesen Fahrzeugen zu befassen und deren Weiterentwicklung zu beobachten, damit notwendige Auswirkungen auf die PTI rechtzeitig erkannt werden können.
Im gegenstädlichen Forschungsbericht werden zunächst die Grundlagen der geothermischen Energienutzung beschrieben. Dies beinhaltet Anforderungen an den Energienutzer, Einflüsse aus den vorhandenen Untergrund- und Grundwasserverhältnissen sowie dem Fundierungskonzept des Bauwerkes bzw. dessen Bauwerksstruktur. Weiters werden die derzeit vorhandenen Absorbersysteme sowie deren Betriebsweisen beschrieben. Für die Planung einer Tunnelthermie-Anlage wurde ein Planungsleitfaden erstellt, der zunächst die wesentlichen Einflussfaktoren für eine technisch-wirtschaftliche Planung einer Erdwärmeanlage sowie deren Betrieb, Ausfallrisiken und einen Überblick über die rechtlichen Rahmenbedingungen enthält. Der Planungsleitfaden beinhaltet schließlich auch eine Beschreibung der einzelnen Projektstufen, die im Zuge der Planung und Umsetzung einer Tunnelthermie-Anlage zu absolvieren sind. Weiters wurde eine Planungssystematik erarbeitet, die die Angabe wesentlicher Entwurfskriterien beinhaltet, die im Zuge der Planung einer Tunnelthermie-Anlage zu beachten sind. Für die Dimensionierung einer Tunnelthermie-Anlage bedarf es diverser Parameter, die im Vorfeld zu erkunden sind. Diese werden diskutiert und es werden Empfehlungen zur thermischen Erkundung in Kombination mit üblichen geotechnischen Aufschlüssen angeführt. Technische Detaillösungen wurden für beispielhafte Tunnelthermie-Anlagen entwickelt, beschrieben und dargestellt. Darauf aufbauend wurde der Einsatz der Massivabsorbertechnologie bei üblichen deutschen Straßentunneln untersucht. Für die Gestaltung eines Bauvertrages im Zuge der Ausschreibung einer Tunnelthermie-Anlage wurden Empfehlungen erarbeitet. Weiters wird die Schnittstelle zwischen der Erdwärmeanlage und der Haustechnik sowie zwischen dem geothermischen Fachplaner des Auftraggebers und jenem des Auftragnehmers definiert. Abschließend wurden beispielhafte Leistungspositionen für Tunnelthermie-Anlagen erstellt.
Ziel der Untersuchung war es, anhand realer Fälle adaptive Steuerungen von Lichtsignalanlagen für städtische Hauptverkehrsstraßen mit konventionellen Steuerungen zu vergleichen. Für die Untersuchung wurden je zwei Hauptverkehrsstraßen in Münster und Remscheid ausgesucht, auf denen adaptive Steuerungen eingerichtet wurden. Dabei wurde zunächst eine konventionelle Koordinierung mit weitgehend verkehrsabhängigen Elementen hergestellt. Zusätzlich konnte jeweils eine adaptive Steuerung geschaltet werden. Auf allen Strecken wurden systematisch Testfahrten bei Schaltung der verschiedenen Steuerungszustände durchgeführt. Die hierbei mittels GPS aufgezeichneten Fahrzeugtrajektorien wurden hinsichtlich der Anzahl von Halten und der Wartezeiten analysiert, um so zu einer verkehrstechnischen Beurteilung zu gelangen. Auf der ersten Teststrecke in Münster konnte durch die adaptive Steuerung eine deutliche Verbesserung des Verkehrsablaufs erreicht werden. Auf der zweiten Teststrecke in Münster ließ sich dieser Erfolg nicht wiederholen. Es traten teilweise erhebliche verkehrliche Verschlechterungen bei Schaltung der adaptiven Steuerung ein. Auf den Teststrecken in Remscheid ergaben sich durch die adaptive Steuerung in jeweils einer Fahrtrichtung Verbesserungen des Verkehrsflusses. Dem stehen jedoch Verschlechterungen in der Gegenrichtung gegenüber. Weil eine direkte Erfassung der Immissionen vor Ort nicht möglich war, wurde eine Antwort hinsichtlich der ökologischen Wirkungen durch mikroskopische Simulation gesucht. Für je eine Strecke in Münster und Remscheid wurde die adaptive Steuerung in ein VISSIM-Modell integriert. Die simulierten Fahrzeugtrajektorien wurden durch das Verfahren PHEM im Hinblick auf die Schätzung der Emissionen analysiert. Dabei zeigte sich in Münster eine leichte Verbesserung (1,0 %) der ökologischen Auswirkungen als Folge der adaptiven Steuerung. In Remscheid zeigte sich nach den eingetretenen ungünstigen verkehrlichen Wirkungen erwartungsgemäß auch eine Verschlechterung der ökologischen Auswirkungen. Die Ergebnisse der mikroskopischen Simulation in Verbindung mit der adaptiven Steuerung auf diesem Streckenzug unterlagen jedoch erheblichen Schwankungen, sodass hiermit lediglich tendenzielle Aussagen möglich sind. Im Ergebnis zeigte sich, dass die adaptiven Verfahren die Möglichkeit eröffnen, den Verkehrsfluss auf städtischen Hauptverkehrsstraßen zu verflüssigen. Dabei können auch Verbesserungen hinsichtlich der Schadstoffemissionen und des Energieverbrauchs eintreten. Diese Verbesserungen können jedoch nicht uneingeschränkt vorausgesetzt werden, sondern bedürfen einer zum Teil längerfristigen, kostenintensiven Einstellungsphase.
Aktive Systeme der passiven Fahrzeugsicherheit zum Fußgängerschutz, sogenannte crash-aktive Fußgängerschutzsysteme, werden seit 2005 zur Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen (siehe Verordnung (EG) Nr. 78/2009 und 631/2009) in Serienfahrzeugen eingesetzt. Diese crash-aktiven Fußgängerschutzsysteme stellen im Gegensatz zu den rein passiven Systemen nur eine instationäre Lösung dar. Da die innerhalb der gesetzlichen Anforderungen definierten Testverfahren zur Bewertung stationärer Systeme entwickelt wurden, können derzeit mögliche Risiken instationärer Systeme nicht berücksichtigt werden. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll ein Bewertungsverfahren für diese crash-aktiven Fußgängerschutzsysteme entwickelt werden, welches das reale Potential dieser Systeme möglichst gut wiedergibt. Basis hierfür soll eine umfangreiche Untersuchung zusätzlicher Risiken bilden. Die hier untersuchten instationären Schutzmaßnahmen werden nur im Falle eines Fahrzeuganpralls gegen Fußgänger aktiviert, der daher zuverlässig erkannt werden muss. Für die hierfür eingesetzten, kontaktbasierten Sensorsysteme stellen Fußgänger mit geringen Lasteinträgen in die Fahrzeugfront eine große Herausforderung dar. Die Lasteinträge hängen von zahlreichen Faktoren, wie bspw. der Höhe der entsprechenden Krafteinleitungspfade sowie der Größe und dem Gewichts des Fußgängers, ab. Mit Hilfe von umfangreichen Anprallversuchen und -simulationen wird gezeigt, dass die bisher eingesetzten Prüfkörper nur zum Teil für die Erfüllung dieser Anforderungen geeignet sind. Für ein geeignetes Prüfverfahren müssen daher neue Prüfkörper entwickelt werden. Durch die Aktivierung der Schutzmaßnahme soll bei den crash-aktiven Systemen vor allem das Verletzungsrisiko beim Kopfanprall verringert werden. Hierfür wird häufig die hintere Motorhaubenkante angehoben, um zusätzlichen Deformationsfreiraum zur Verfügung zu stellen. Die Haubenanhebung kann jedoch auch in zusätzlichen Verletzungsrisiken resultieren, bspw. durch die exponierte hintere Haubenkante oder die Verringerung des Deformationsfreiraums in Folge des Oberkörperanpralls. Ein Ersatzprüfverfahren zur Bewertung der Haubendeformation mit Hilfe des Hüftimpaktors wird vorgestellt. Ein hybrides Testverfahren bestehend aus Simulation und Versuch eignet sich für eine objektive Bewertung dieser Systeme, wobei die entsprechenden Versuchsparameter mit Hilfe der vorherigen Simulation bestimmt werden können.