620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Side-impact safety of passenger cars is assessed in Europe in a full-scale test using a moving barrier. The front of this barrier is deformable and represents the stiffness of an 'average' car. The EU Directive 96/27/EC on side impact protection has adopted the EEVC Side Impact Test Procedure, including the original performance specification for the barrier face when impacting a flat dynamometric rigid wall. The requirements of the deformable barrier face, as laid down in the Directive, are related to geometrical characteristics, deformation characteristics and energy dissipation figures. Due to these limited requirements, many variations are possible in designing a deformable barrier face. As a result, several barrier face designs are in the market. However, research institutes and car manufacturers report significant difference in test results when using these different devices. It appears that the present approval test is not able to distinguish between the different designs that may perform differently when they impact real vehicles. Therefore, EEVC Working Group 13 has developed a number of tests to evaluate the different designs. In these tests the barrier faces are loaded and deformed in a specific and/or more representative way. Barrier faces of different design have been evaluated. In the paper the set-up and the reasoning behind the tests is presented. Results showing specific differences in performance are demonstrated.
Neben der zunehmenden Bedeutung der aktiven Sicherheit bleiben Maßnahmen der passiven Sicherheit bei der Entwicklung moderner Kraftfahrzeuge unabdingbar. Die Weiterentwicklung von Maßnahmen zum passiven Fußgängerschutz war zunächst größtenteils durch Verbraucherschutztests wie zum Beispiel Euro NCAP oder JNCAP getrieben und ist nun auch durch gesetzliche Regelungen verpflichtend geworden. Im vorangegangenen Forschungsprojekt der BASt FE 82.229/2002 Schutz von Fußgängern beim Scheibenaufprall ist die Grundlage eines modularen Prüfverfahrens für den Kopfaufprall im Bereich der Windschutzscheibe, bestehend aus einem Versuchs- und einem Simulationsteil, erarbeitet worden. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein hybrides Testverfahren bestehend aus Versuch und Simulation ausgearbeitet, das den Bereich der Windschutzscheibe und dabei auch crashaktive Systeme wie Airbags berücksichtigt. Das Testverfahren kombiniert Komponentenversuche mit einem Simulationsteil, in dem Fahrzeug-Fußgänger-Simulationen und lmpaktorsimulationen durchgeführt werden. Zusätzliche Dummyversuche dienten zur Bewertung des Testverfahrens. Alle erarbeiteten virtuellen und realen Testmethoden wurden an einem Referenzfahrzeug (Opel Signum), welches repräsentativ für eine durchschnittliche Mittelklasselimousine steht, durchgeführt. Das Fahrzeug wurde mit einem Airbagsystem ausgerüstet und der Testprozedur mit und ohne diesem System vergleichend unterzogen. Innerhalb dieser Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass neue Testmethoden unter Ausnutzung von Simulationen und Komponententests es erlauben, realistischere Versuchsbedingungen unter Berücksichtigung von potenziellen Kopfaufprallpositionen und -zeiten zu definieren. Dabei können sehr gute Übereinstimmungen zwischen Fußgängersimulation und Dummyversuch erreicht werden. Die Randbedingungen für den Kopfaufprall und die Aufprallzeit wurden durch den Einsatz von Fußgängermodellen ermittelt. Weiterhin ermöglichen die Simulationen, zusätzliche Einflussdaten wie Vektoren mit den Kopfaufprallgeschwindigkeiten und -winkeln zu bestimmen.
Teil 1: Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes ist es, Schutzeinrichtungen auf Brücken mit einem sehr hohen Aufhaltevermögen nach DIN EN 1317 zu testen und dabei die auftretenden Kräfte zu messen. Gleichzeitig sollen Erkenntnisse über das Verhalten der Schutzeinrichtungen mit einem sehr hohen Aufhaltevermögen bei begrenzten Platzverhältnissen gewonnen werden. In diesem Forschungsprojekt haben sechs Schutzeinrichtungen den Nachweis ihrer Funktionsfähigkeit gemäß DIN EN 1317 erbracht. Anhand der insgesamt durchgeführten 27 Anprallprüfungen an 14 Systemen zeigt sich, dass die Entwicklung von Schutzeinrichtungen mit einem sehr hohen Aufhaltevermögen bei gleichzeitig begrenztem Wirkungsbereich schwierig ist. Kommen weitere Randbedingungen, wie z.B. Lärmschutz oder Fortführung auf der Strecke hinzu, so zeigt sich, dass derzeit keines der geprüften Systeme universell einsetzbar ist. Für die Verwendung muss vielmehr im Einzelfall geprüft werden, ob und welches System eingesetzt werden kann. Vor diesem Hintergrund wird empfohlen, dass möglichst frühzeitig eine enge Abstimmung der Brückenplanung mit der Streckenplanung erfolgt, um sinnvolle und verkehrssichere Lösungen zu bekommen. Daher sollte nach Möglichkeit bereits in der Planung eines Brückenbauwerkes die Schutzeinrichtung unter Berücksichtigung aller anderen Randbedingungen einbezogen werden. Eine separate Planung der Schutzeinrichtung im Anschluss oder gar die Berücksichtigung als letztes Element des Bauwerks kann dazu führen, dass keine geeignete Schutzeinrichtung zur Verfügung steht. Die Kraftmessungen beruhen auf Einzelereignissen, zeigen aber dennoch die Größenordnung der beim Anprallvorgang entstehenden Einwirkungen und bestätigen damit die vorherigen Untersuchungen. Aus den Messwerten wurden Vorschläge erarbeitet, für welche Einwirkungen Brücken bemessen werden sollen, auf denen die hier diskutierten Schutzeinrichtungen installiert werden sollen. Die Größenordnung der Werte zeigt, dass die Einwirkungen bei H4b-Systemen um bis zu sechsmal höher liegen als der seinerzeitige Lastansatz des DIN-Fachberichts 101 "Einwirkungen" Ausgabe 2003. Damit wurden wichtige Eckwerte für die zukünftige Bemessung neuer Brücken beziehungsweise für das Nachrüsten bestehender Brücken gewonnen. Die Ergebnisse wurden bereits in der Fortschreibung des neuen DIN-Fachberichtes von 2009 berücksichtigt. Die untersuchten und hier vorgestellten Schutzeinrichtungen erfüllen die Anforderungen an Aufhaltefähigkeit und Insaßenschutz und weisen Kraftmessungen auf. Wünschenswert wären weitergehende Entwicklungen, die auch weitere Anforderungen erfüllen, die in diesem Bericht aufgeführt sind. Da die Anforderungen an die Verkehrssicherheit nicht gleichbleibend sind, sondern sich den Anforderungen der Entwicklung anpassen, wird auch zukünftig eine Weiterentwicklung der Schutzeinrichtungen mit sehr hohem Aufhaltevermögen erforderlich sein. So werden die Anforderungen an das Aufhaltevermögen steigen, wenn zum Beispiel Schwerfahrzeuge mit höheren Lasten auf den Straßen fahren werden. rnTeil 2: Die Untersuchungen haben das Ziel, Schutzeinrichtungen bereitzustellen, die in der Lage sind, auch sehr schwere LKW vor dem Absturz von Brücken zu bewahren. Dazu galt es, technische Randbedingungen für die Entwicklung von Schutzeinrichtungen durch die Industrie vorzugeben und geeignete Prüfverfahren zur Sicherstellung der Einsatzfähigkeit auf deutschen Brückenbauwerken zu entwickeln. Im Rahmen des vorliegenden Projektes konnte erstmals gezeigt werden, dass Schutzeinrichtungen, die in einer realen Anprallprüfung der höchsten Aufhaltestufe entsprechend DIN EN 1317 für sehr schwere LKW nachgewiesen haben, auf Brückenbauwerken in Deutschland installiert werden können, ohne inakzeptable Schäden an den Brückenkappen befürchten zu müssen. Darüber hinaus konnten erstmals die Kräfte gemessen werden, die beim Anprallvorgang auf das Bauwerk einwirken. Eine Anprallprüfung stellt zwar ein Einzelergebnis dar. Dennoch zeigen diese Messungen die Größenordnung der beim Anprallvorgang entstehenden Einwirkungen. Aus den Messwerten wurde ein Vorschlag zur Festlegung der bei der statischen Auslegung eines Brückenbauwerks anzusetzenden Einwirkungen (Kräfte und Momente) erarbeitet, wenn auf dem Bauwerk Schutzeinrichtungen mit sehr hohem Aufhaltevermögen installiert werden sollen. Die genauen Werte der ermittelten Einwirkungsgrößen gelten spezifisch für die untersuchte Schutzeinrichtung. Die Größenordnung der Werte lässt sich jedoch auf andere Schutzeinrichtungen mit sehr hohem Aufhaltevermögen auf Brücken übertragen. Der Vorschlag sieht Einwirkungen vor, die etwa 3 bis 4 mal höher liegen, als der derzeitige Lastansatz des DIN-Fachberichts 101 "Einwirkungen".
The price of a new car increased almost every year for a long period. In recent years however, the budget available to most people for purchasing a car either did not grow or became even smaller. Therefore it was in the interest of some OEMs to offer economical car models in the so-called "8,000- Euro class". Here an important question arose regarding the safety of these vehicles. There is no question that the very high safety level of cars reached in Europe during the last decades should not be sacrificed as a consequence of smaller budgets. Customers with sense of responsibility have the right to be properly informed about the balance between safety and price so that they can make a deliberate decision when buying either a new or a used car. Against this background, the German magazine "AutoBILD" commissioned DEKRA to conduct fullscale frontal crash tests with a view to publishing the results. These tests have been carried out in accordance with the corresponding Euro NCAP crash test requirements and performance criteria. The tested vehicles were two new Logans produced by the manufacturer Dacia, two used cars of the type VW Golf IV (registration date 2000) and one new VW Fox. This paper describes the safety features of the vehicles and the results of the five crash tests to demonstrate state-of-the-art safety levels and what levels may be expected from vehicles in the "8,000- Euro class". Looking at real-world crashes it is of interest to think about future trends in a more detailed manner. Therefore it will be more and more necessary to supplement the federal statistics with more detailed in-depth information about the consequences of accidents and the safety performance of crashed vehicles.
Falltests zur Untersuchung der Belastungen von Dummys beim Aufprall auf den Boden, Teil 1 und 2
(2010)
Beim Zusammenprall eines Motorrads mit einem Pkw unterscheidet man in der Unfallforschung sowohl den Erstanprall des Motorradfahrers an den Pkw als auch den Sekundäraufprall des Motorradfahrers auf dem Boden. So genannte Full-Scale-Crashtests mit Dummys haben beim Erstanprall gezeigt, dass Motorradfahrer durch Airbags potenziell geschützt werden können. Bei den entsprechenden Unfallsimulationen wurde jedoch im weiteren Bewegungsablauf beim nachfolgenden Sekundäraufprall auf dem Boden festgestellt, dass relativ hohe Belastungen auf den Dummy einwirken. Es stellt sich hierbei jedoch die Frage, ob die üblicherweise für Lasteinwirkungen im Falle eines Erstanpralls entwickelten und validierten Dummys die bei einem Sekundäraufprall auf einen Motorradfahrer einwirkenden Belastungen hinreichend genau wiedergeben können. Dazu wurden die Belastungen eines Dummys beim Aufprall auf den Boden untersucht, um das Verletzungsrisiko eines menschlichen Motorradfahrers einschätzen zu können. Im Dekra-Crash-Test-Center wurden vier verschiedene Aufprallsituationen mit einem Hybrid III Dummy durchgeführt, wobei diese Tests an eine andere Testreihe angelehnt sind, die bereits am US-amerikanischen Institut "Dynamic Research International" (DRI) durchgeführt worden waren. Nach der Erläuterung des Testaufbaus und seiner Durchführung wird detailliert auf die gemessenen Verzögerungsbelastungen des Dummys eingegangen. Hierbei geben zum einen Tabellen eine Übersicht über charakteristische Messwerte zur Quantifizierung der maximalen Belastung des Dummys, zum anderen veranschaulichen Bilder die zugehörigen zeitlichen Verzögerungsverläufe in Becken, Brust und Kopf des Dummys. Der Artikel schließt mit einer Interpretation der Versuchsergebnisse und gibt einen Ausblick auf den weiteren Untersuchungsbedarf.
The utilisation of secondary-safety systems to protect occupants has attained a very high level over the past decades. Further improvements are still possible, but increasingly minor progress is only to be had with a high degree of effort. Thus, a key aspect must be the impact to overall safety in an accident. If reliable information is available on an imminent crash, measures already taken in the pre-crash phase can result in a significantly great influence on the outcomes of the crash. With this background preventive measures are the key to a sustainable further reduction of the figures of crash victims on our roads. This paper aims to show a preventive approach that can contribute to lessening the consequences of a crash by creating an optimum interaction of measures in the fields of primary and secondary safety. To further enhance vehicle safety, driver assistant systems are already available that warn the driver of an imminent front-to-rear-end crash. The next step is to support him in his reactions or if he fails to react sufficiently, to even initiate an automatic braking when the crash becomes unavoidable. Automatic pre-crash braking can, in an ideal situation, fully prevent a crash or can significantly reduce the impact speed and thus the impact energy (and the severity of the accident). If a vehicle is being braked in the pre-crash phase, the occupants are already being pre-stressed by the deceleration. The information available about the imminent crash can be used to activate the belt tensioners and likewise other secondary safety systems in the vehicle right before the impact. The pre-crash deceleration also causes the front of the vehicle to dip. Conventional crash tests do not take this specific impact situation into consideration. This is why, for example, the influences of the pre-crash displacements of the occupants are not recorded in the test results. Furthermore, a reproducible representation of the benefit of the vehicle safety systems which prepare the occupants for the imminent impact is not possible. In order to demonstrate the functions of automated pre-crash braking and to investigate the differences during the impact as a consequence of the altered occupant positions as well as the initiation of force and deformations of the vehicle front, DEKRA teamed up with BMW to carry out a joint crash test with the latest BMW 5 series vehicle. It involved the vehicle braking automatically from a starting test speed of 64 km/h (corresponding to the impact speed set by Euro NCAP) down to 40 km/h. The test was still run by the intelligent drive system of the crash test facility. This required several modifications to be made to the test facility as well as to the vehicle. The paper will describe and discuss some relevant results of the crash test. In addition, the possible benefits of such systems will also be considered. The test supplemented the work of the vFSS working group (vFSS stands advanced Forward-looking Safety Systems).
This study updates previous IIHS studies comparing estimated delta Vs for crash tested vehicles to the distribution of estimated delta Vs in the National Automotive Sampling System (NASS) Crashworthiness Data System (CDS). The delta V estimates for 232 frontal crash tests at 64.4km/h into a deformable barrier with 40 percent overlap are compared with estimates from frontal offset crashes in the 1997-2004 NASS database. All delta V estimates were based on SMASH, the delta V estimating program used by NASS since 1997. Results indicated that for all vehicles tested by IIHS, SMASH delta Vs were, on average, 32 percent lower than impact speeds and about 28 percent lower than the expected delta V. Almost 80 percent of all real-world frontal crashes resulting in AIS 3+ injuries and just over 60 percent of all fatal crashes occur at or below the average estimated delta V calculated for crash tested vehicles.
For the assessment of vehicle safety in frontal collisions compatibility (which consists of self and partner protection) between opponents is crucial. Although compatibility has been analysed worldwide for over 10 years, no final assessment approach has been defined to date. Taking into account the European Enhanced Vehicle safety Committee (EEVC) compatibility and the final report to the steering committee on frontal impact [Faerber 2007] and the FP5 VC-COMPAT[Edwards 2007] project activities, two test approaches were identified as the most promising candidates for the assessment of compatibility. Both are composed of an off-set and a full overlap test procedure. In addition another procedure (a test with a moving deformable barrier) is getting more attention in current research programmes. The overall objective of the FIMCAR project is to complete the development of the candidate test procedures and propose a set of test procedures suitable for regulatory application to assess and control a vehicle- frontal impact and compatibility crash safety. In addition an associated cost benefit analysis will be performed. In the FIMCAR Deliverable D 3.1 [Adolph 2013] the development and assessment of criteria and associated performance limits for the full width test procedure were reported. In this Deliverable D3.2 analyses of the test data (full width tests, car-to-car tests and component tests), further development and validation of the full width assessment protocol and development of the load cell and load cell wall specification are reported. The FIMCAR full-width assessment procedure consists of a 50 km/h test against the Full Width Deformable Barrier (FWDB). The Load Cell Wall behind the deformable element assesses whether or not important Energy Absorbing Structures are within the Common Interaction Zone as defined based on the US part 581 zone. The metric evaluates the row forces and requires that the forces directly above and below the centre line of the Common Interaction Zone exceed a minimum threshold. Analysis of the load spreading showed that metrics that rely on sum forces of rows and columns are within acceptable tolerances. Furthermore it was concluded that the Repeatability and Reproducibility of the FWDB test is acceptable. The FWDB test was shown to be capable to detect lower load paths that are beneficial in car-to-car impacts.
For the assessment of vehicle safety in frontal collisions compatibility (which consists of self and partner protection) between opponents is crucial. Although compatibility has been analysed worldwide for over 10 years, no final assessment approach has been defined to date. Taking into account the European Enhanced Vehicle safety Committee (EEVC) compatibility and frontal impact working group (WG15) and the FP5 VC-COMPAT project activities, two test approaches have been identified as the most promising candidates for the assessment of compatibility. Both are composed of an off-set and a full overlap test procedure. In addition another procedure (a test with a moving deformable barrier) is getting more attention in current research programmes. The overall objective of the FIMCAR project is to complete the development of the candidate test procedures and propose a set of test procedures suitable for regulatory application to assess and control a vehicle- frontal impact and compatibility crash safety. In addition an associated cost benefit analysis should be performed. The objectives of the work reported in this deliverable were to review existing full-width test procedures and their discussed compatibility metrics, to report recent activities and findings with respect to full-width assessment procedures and to assess test procedures and metrics. Starting with a review of previous work, candidate metrics and associated performance limits to assess a vehicle- structural interaction potential, in particular its structural alignment, have been developed for both the Full Width Deformable Barrier (FWDB) and Full Width Rigid Barrier (FWRB) tests. Initial work was performed to develop a concept to assess a vehicle- frontal force matching. However, based on the accident analyses performed within FIMCAR frontal force matching was not evaluated as a first priority and thus in line with FIMCAR strategy the focus was put on the development of metrics for the assessment of structural interaction which was evaluated as a first priority.
Das Ziel der Untersuchung war, die Grenzen der Belastbarkeit eines Rollstuhl- und Personenrückhaltesystems mit Kraftknoten nach DIN 75078-2 zu ermitteln. Dazu wurden dynamische Schlittenversuche durchgeführt, bei denen die Verzögerungspulse sowie das Gesamtgewicht von Rollstuhl und Prüfpuppe variiert wurden. Für die Untersuchungen kamen ein Prüfrollstuhl, definiert nach ISO 10542, und Rückhaltesysteme mit Kraftknoten gemäß DIN 75078-2 zum Einsatz. Das Rückhaltesystem bestand aus einem Rollstuhl- und einem Personenrückhaltesystem, wobei das Rollstuhlrückhaltesystem (RRS) mit vier bzw. sechs Gurten und entsprechenden Retraktoren an einem dynamischen Schlittenaufbau befestigt wurde. Das Personenrückhaltesystem (PRS) bestand aus einem am Rollstuhl integrierten Beckengurt sowie einem Schulterschräggurt, der am Beckengurt und am Schlittenaufbau befestigt wurde. Ferner wurden bei den Versuchen Prüfpuppen verschiedener Alters- und Gewichtsklassen (P6, HIII 5 %, HIII 50 % und HIII 95 %) eingesetzt Die Belastungsanforderungen für das Rückhaltesystem wurden sukzessiv erweitert, indem einerseits das Gesamtgewicht (Rollstuhl und Prüfpuppe) und andererseits auch die Verzögerungspulse bis zur Versagensgrenze erhöht wurden. Das Vier-Gurt-Rückhaltesystem konnte bei einem Verzögerungspuls von 10 g einem Gesamtgewicht von bis zu 221 kg standhalten. Bei einem Verzögerungspuls von 20 g und einem Gesamtgewicht von 134 kg wurde das Vier-Gurt-System bis über die Grenzen belastet. Das Sechs-Gurt-Rückhaltesystem hat Belastungen bis 221 kg standgehalten. Infolgedessen ist bei einer Erhöhung der Verzögerungspulse auf 20 g und einem Gesamtgewicht von mehr als 109 kg ein Sechs-Gurt-System zu empfehlen.
The goal of the project FIMCAR (Frontal Impact and Compatibility Assessment Research) was to define an integrated set of test procedures and associated metrics to assess a vehicle's frontal impact protection, which includes self- and partner-protection. For the development of the set, two different full-width tests (full-width deformable barrier [FWDB] test, full-width rigid barrier test) and three different offset tests (offset deformable barrier [ODB] test, progressive deformable barrier [PDB] test, moveable deformable barrier with the PDB barrier face [MPDB] test) have been investigated. Different compatibility assessment procedures were analysed and metrics for assessing structural interaction (structural alignment, vertical and horizontal load spreading) as well as several promising metrics for the PDB/MPDB barrier were developed. The final assessment approach consists of a combination of the most suitable full-width and offset tests. For the full-width test (FWDB), a metric was developed to address structural alignment based on load cell wall information in the first 40 ms of the test. For the offset test (ODB), the existing ECE R94 was chosen. Within the paper, an overview of the final assessment approach for the frontal impact test procedures and their development is given.
In the European Project FIMCAR, a proposal for a frontal impact test configuration was developed which included an additional full width deformable barrier (FWDB) test. Motivation for the deformable element was partly to measure structural forces as well as to produce a severe crash pulse different from that in the offset test. The objective of this study was to analyze the safety performance of vehicles in the full width rigid barrier test (FWRB) and in the full width deformable barrier test (FWDB). In total, 12 vehicles were crashed in both configurations. Comparison of these tests to real world accident data was used to identify the crash barrier most representative of real world crashes. For all vehicles, the airbag visible times were later in the FWDB configuration. This was attributed to the attenuation of the initial acceleration peak, observed in FWRB tests, by the addition of the deformable element. These findings were in alignment with airbag triggering times seen in real world crash data. Also, the dummy loadings were slightly worse in FWDB compared to FWRB tests, which is possibly linked to the airbag firing and a more realistic loading of the vehicle crash structures in the FWDB configuration. Evaluations of the lower extremities have shown a general increasing of the tibia index with the crash pulse severity.
The objective was to develop and validate a crash trolley (reference vehicle) equipped with a compartment and a full restraint system for driver and front seat passenger which can be used in full scale crash testing. Furthermore, the crash trolley should have a suspension to show rotation and nick effects similar to real vehicles. Within the development phase the reference vehicle was build based on a European family car. Special attention was needed to provide appropriate strength to the trolley and its suspension. The reference vehicle is equipped with a restraint system consisting of airbags, pedals, seats, dashboard, and windscreen. On the front of the vehicle different crash barriers can be installed to provide miscellaneous deceleration pulses. For the validation phase a series of low and high speed crash tests with HIII dummies were conducted and compared with full scale tests. For the comparison deceleration pulse, dummy numbers and vehicle movement were analyzed. Validation tests with velocities up to 60 km/h showed promising results. The compartment and the suspension systems stayed stable. Rotation effects were comparable with full scale car crash tests. The airbags and seat belt system worked reasonable. The acceleration pulse compared to an Euro NCAP test had a similar characteristic but was in general slightly lower. After the successful validation the reference vehicle is already in use in different studies in the field of vehicle safety research at BASt.
Detailed anthropometric data of pregnant women have been collected and used in the development of a computational model of the pregnant occupant model "Expecting". The model is complete with a finite element uterus and multi-body fetus, which is a novel feature in the models of this kind. The computational pregnant occupant model has been validated and used to simulate a range of impacts. The strains developed in the utero-placental interface are used as the main criteria for fetus safety. Stress distributions due to inertial loading of the fetus on the utero-placental interface play a role on the strain levels. Inclusion of fetus model is shown to significantly affect the strain levels in the utero-placental interface. This series of studies has led to the design of seatbelt features specifically for the pregnant women to enable them use the seatbelt correctly and comfortably.