Forschungsberichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Bereich Unfallforschung
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Mit Abschluss dieses Forschungsprojekts ist eine Wissensbasis erarbeitet, die es ermöglicht relativ schnell die Eigenschaften beliebiger Schutzhelme im Voraus zu berechnen. Es wurde ein Rechenprogrammsystem erstellt, welches mit Hilfe der Schalentheorie und der Methode der Übertragungsmatrizen für alle denkbaren Aufschlagpunkte ingenieurmäßige Aussagen liefert über die Tauglichkeit eines Helms. Mit diesem Programmsystem wurde eine Parameterstudie anhand von 27 Helmvarianten mit dem Ziel durchgeführt, die Abstimmung von Helmschale und Schutzpolsterung so zu wählen, dass eine optimale Energieumsetzung möglich ist, optimal im Sinne einer Minimierung der aus dem Stoß resultierenden Kopfbeschleunigung. Es erfolgte eine Variation der Parameter Schutzpolsterungsdicke und Helmschalendicke. Die Abhängigkeit der Kopfbeschleunigung von der Aufprallenergie wurde ebenfalls untersucht. Neben Vergleichsrechnungen mit der Methode der finiten Elemente wurden auch gemessene Beschleunigungen zur Absicherung der Ergebnisse herangezogen. Die Parameterstudie mittels Übertragungsmatrizen ist auch mit einer parallel entwickelten PC-Programmversion durchführbar. Unter der Voraussetzung hinreichenden Energieaufnahmevermögens sind für den Polycarbonat-Polystyrol-Helm handelsüblicher Machart eine geringe Helmschalendicke, eine geringe Schutzpolsterungsdichte und eine dicke Schutzpolsterung anzustreben, wobei dieser letzte Einfluss weniger stark ist. Nach Abschluss der laufenden Polystyrol-Werkstoffversuche bleibt zu klären inwieweit die beschriebenen Einflüsse abhängig von der Aufprallenergie sind. Die Berechnungen zeigen, dass eine starke Abhängigkeit der maximalen Kopfbeschleunigung von der Aufprallenergie vorliegt, was vom Regelwerk ECE 22/02 nicht hinreichend berücksichtigt wird. Es ist notwendig in den Helmtests unterschiedliche Aufprallenergien zu realisieren. Der Tauglichkeitsnachweis muss den unfallrelevanten Geschwindigkeitsbereich abdecken. Die Prüfkopfmasse muss erhöht werden. Sie repräsentiert die reduzierte Masse und ist im Grenzfall gleich der Masse des Motorradfahrers. Anzustreben ist ideal plastisches Verhalten der Schutzpolsterung, so dass in Kombination mit einer biegesteifen Helmschale über einen weiten Energiebereich Beschleunigungskonstanz erzielt wird. Ein Schritt in diese Richtung wäre der Einsatz von Wabenstrukturen (honeycomb) zwischen Helmschale und Komfortpolsterung.
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Seit Anfang der 70er Jahre kann im Bereich der passiven Sicherheit eine stetige Verbesserung durch die Abnahme der im Verkehr verletzten und getöteten Personen beobachtet werden. Weitere fahrzeugtechnische Optimierungen zur Verbesserung von Selbst- und Partnerschutz, unterstützt und forciert durch flankierende legislative Maßnahmen, sind durchzuführen, wobei parallel die Effizienz bereits getroffener Maßnahmen zu prüfen ist. In der Pilotstudie wird der Versuch gemacht, ausgehend von bekannten Erkenntnissen der Unfallanalyse, das Gesamtunfallgeschehen Pkw zu realitätsbezogenen, in ihren Wirkungsmechanismen gleichartigen Unfallkonstellationen zusammenzufassen. Die Reduzierung auf wenige Kollisionstypen schafft die Möglichkeit zur Erarbeitung von Testbedingungen. Die im Test nachzufahrenden Unfallkonstellationen und die statisch/dynamische Untersuchung einzelner Fahrzeugkomponenten dokumentieren sich in physikalischen Messwerten und fahrzeugbezogenen Größen. Ein Bewertungssystem addiert die Messwerte auf und versieht sie mit relevanzproportionalen Wichtungsfaktoren zu einem Sicherheitsgrad. Praktische Bedeutung hat das Projekt zum Beispiel für die quantitative Ermittlung des Sicherheitsfortschrittes innerhalb eines Zeitraumes von 10 bis 15 Jahren, der Untersuchung von Sicherheitskomponenten und der Effizienzüberprüfung legislativer Sicherheitsverordnungen etc.
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Eine Literaturstudie gleichen Namens war vor zehn Jahren von der BASt veranlasst worden; nun liegt eine überarbeitete und auf den Stand von 1986/87 gebrachte Fassung vor. Die Anzahl der erfassten Quellen ist von 221 auf 449 gestiegen. In tabellarischen Übersichten werden für einzelne Körperregionen Untersuchungsergebnisse zusammengestellt, die ermittelte oder vermutete Belastungsgrenzen anhand von physikalischen Parametern beschrieben; die Ergebnisse stammen zum überwiegenden Teil aus Leichenversuchen aber auch aus Versuchen mit Freiwilligen und mit Tieren sowie aus Unfallanalysen. Soweit verfügbar werden Untersuchungsergebnisse als Original-Tabellen in einem Anhang wiedergegeben. Damit ist die Auswahl relevanter Arbeiten erleichtert zur Abschätzung von Aufprall-Belastungen des Menschen als Fahrzeuginsasse oder als Fußgänger. Auf einschränkende Gesichtspunkte bei der Gewinnung und der Anwendung solcher Belastungsgrenzen wird hingewiesen und zugleich deren Bedeutung für eine vergleichende Bewertung von sicherheitstechnischen Maßnahmen bestätigt.
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Zur Unterstützung von Forschungsvorhaben auf dem Gebiet der Belastung und Beanspruchung von Kraftfahrern hat die Bundesanstalt für Straßenwesen ein Versuchsfahrzeug, genannt Fahrerleistungsmessfahrzeug (FLMF), sowie die dazugehörigen Nebeneinrichtungen erstellen lassen. Mit diesem Fahrzeug wurde eine erste, psychologisch orientierte Erprobungsstudie im realen Straßenverkehr durchgeführt, um problemorientierte Erfahrungen sammeln zu können. Zur inhaltlichen Ausrichtung der Untersuchung wurde ein Modell über Bedingungen des Kraftfahrerverhaltens im Straßenverkehr entwickelt. In diesem Grundmodell werden situative und situationsübergreifende Komponenten unterschieden, die jeweils personen- und verkehrsbezogen ausgeprägt sein können. In der durchgeführten Untersuchung wird das Schwergewicht auf die Analyse der situationsübergreifenden personenbezogenen Bedingungen gelegt. Die unterschiedlichen situativen verkehrsbezogenen Bedingungen dienen hauptsächlich der Beschreibung der Anforderungen an den Kraftfahrer. Mit 27 Versuchspersonen wurden im Kölner Innenstadtbereich Versuchsfahrten durchgeführt. Die Fahrertätigkeit, wie z.B. Gas geben, Lenken, Bremsen wurden kontinuierlich automatisch erfasst. Zugleich konnten Befragungsergebnisse über Tasten elektronisch gespeichert werden. Auf wichtigen Versuchsabschnitten zeichnete eine Video-Anlage das Verkehrsgeschehen auf. In einer Serie von Vergleichen ausgewählter Situationen werden die situativen und situationsübergreifenden Einflüsse verdeutlicht. Die Ergebnisse zeigen bzw. bestätigen, dass im Innenstadtbereich der situative Einfluss auf das Kraftfahrerverhalten größer ist als der situationsübergreifende.