Berichte der Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen, Reihe F: Fahrzeugtechnik
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Das European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) ist ein verbraucherschutzorientiertes Programm zur Bewertung der Sicherheit von - in der Regel - neuen Kraftfahrzeugmodellen. Das Programm gibt es seit 1997, seit 2009 besteht die Bewertung aus 4 Bausteinen (1. Schutz erwachsener Insassen; 2. Schutz von Kindern im Fahrzeug; 3. Schutz schwächerer Verkehrsteilnehmer; 4. Ausstattung mit Fahrerassistenzsystemen).
Im Projekt „Entwicklung eines Verfahrens zur Generierung eines Safety Performance Indikators aus der Bewertung von Euro NCAP“ (FE 82.0736/2019) der Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen wurden die Ergebnisse der ab 2009 in Euro NCAP getesteten Modelle benutzt, um mittels deren Übertragung auf die gesamte inländische Pkw-Flotte einen Safety Performance Indikator (SPI) für den Pkw-Bestand mehrerer aufeinander folgender Jahre (2013 bis 2019) zu bilden. Das zentrale Ziel der vorliegenden Studie besteht darin, den im Rahmen der Vorgängeruntersuchung bis 2019 generierten SPI zur Fahrzeugsicherheit für die Jahre 2020 bis 2023 fortzuschreiben (pro Kalenderjahr). Darüber hinaus soll mittels statistischer Regressionsmodelle der Bezug des SPI zum realen Unfallgeschehen hergestellt und der im EU-Projekt „Baseline“ vorgeschlagene Indikator (KPI) zur Fahrzeugsicherheit berechnet und ausgewiesen werden.
Das Grundkonzept bei der Generierung des SPI besteht darin, die in Euro NCAP getesteten Fahrzeugmodelle (bzw. bestimmte Generationen eines Modells) im Gesamt-Pkw-Bestand eines Jahres zu identifizieren und die Testergebnisse allen im Bestand enthaltenen Fahrzeugen dieser Modellgeneration zuzuweisen, was im Grundsatz einer Hochrechnung entspricht. Letztlich geht es also um eine Verknüpfung von Euro NCAP-Daten und den Pkw-Bestandsdaten des Zentralen Fahrzeugregisters (ZFZR) für die Jahre 2020 bis 2023.
Wie im Vorläuferprojekt bestand ein wesentlicher Schritt bei der Generierung des SPI zur Fahrzeugsicherheit darin, die Euro NCAP-Testergebnisse der verschiedenen Jahre im Hinblick auf die im Zeitverlauf geänderten Testprozeduren vergleichbar zu machen. Hierfür wurde eine Projektgruppe bestehend aus Experten der BASt in den Bereichen Aktive und Passive Fahrzeugsicherheit gebildet, welche die Aufgabe hatte, je Baustein zu quantifizieren, wie sich diese Veränderungen der Testprozeduren auf die Fahrzeugbewertung auswirken. Als Referenz wurden die Testbedingungen des Jahres 2020 festgelegt.
Für die Verknüpfung von Euro NCAP- und Pkw-Bestandsdaten waren zunächst die zwischen 2009 und 2019 im Rahmen von Euro NCAP getesteten Fahrzeugmodelle in den aktuell betrachteten ZFZR-Beständen (1.1.2021 bis 1.1.2024) zu identifizieren und - falls noch gültig - den im Bestand vorhandenen Fahrzeugen das jeweils erzielte (und auf das Referenzjahr 2020 normierte) Testergebnis zuzuweisen. Weiterhin mussten die - neu berechneten - Euro NCAP-Ergebnisdaten (Anteil erreichter Punkte, Anzahl Sterne) für die ab 2020 getesteten Pkw-Modelle mit den aktuellen ZFZR-Beständen (1.1.2021 bis 1.1.2024) verknüpft werden (über die ZFZR-Merkmale Fabrikatcode, Modellcode und - zur Abbildung der Modellgeneration - Jahr der Erstzulassung). Im Ergebnis konnte im Durchschnitt über die hier betrachteten 4 Bestandsjahre (Stichtage: 1.1.2021 bis 1.1.2024) von den neueren Fahrzeugen (Erstzulassungsjahr ab 2009) über 81 % eine Euro NCAP-Bewertung zugeordnet werden. Bei Pkw ohne Bewertung wurde ein Imputationsverfahren angewandt.
Analog zur Vorgängerstudie wurden insgesamt vier (bausteinspezifische) Safety Performance Indikatoren gebildet, die auf den neu berechneten und vereinheitlichten Fahrzeugbewertungen aus Euro NCAP basieren. Bei den genannten Indikatoren handelt es sich um Durchschnittswerte der Sicherheitsbewertung der im ZFZR erfassten Pkw. Aus diesen vier Indikatoren wurde dann noch ein Safety Performance Gesamtindikator mittels gewichtetem Mittelwert berechnet. Aufgrund der identischen Berechnungsweise und der Normierung aller Euro NCAP-Testergebnisse auf das Referenzjahr 2020 konnten die für 2013 bis 2019 vorliegenden Zeitreihen der vier bausteinspezifischen SPI-Werte sowie des SPI-Gesamtwerts konsistent auf den Zeitraum bis 2023 erweitert werden.
Im Ergebnis setzen die im aktuellen Vorhaben erzeugten Indikatorwerte für die Jahre 2020 bis 2023 die - im Vorgängerprojekt ermittelten - steigenden Trends fort. In allen Jahren erzielt Baustein 2 (Schutz von Kindern im Fahrzeug) die beste und Baustein 4 (Assistenzsysteme) die niedrigste Bewertung, verzeichnet dafür aber im Zeitverlauf die stärksten Zuwächse. Aufgrund der Normierung der Testergebnisse auf das Referenzjahr 2020 manifestiert sich darin ein realer Zuwachs an Fahrzeugsicherheit in der Pkw-Flotte.
Gliedert man die Indikatoren nach Pkw-Segment, so nehmen SUV’s und Geländewagen fast durchgängig die vorderen Plätze ein, wobei es sich bei diesen beiden Segmenten um diejenigen mit dem geringsten Anteil an „Altfahrzeugen“ (Erstzulassung vor 2009) handelt. Die größte Dynamik hinsichtlich der zeitlichen Entwicklung der SPI‘s findet sich bei Fahrzeugen der Oberklasse.
Im Rahmen der Unfallanalyse wurden log-lineare Regressionsmodelle gerechnet, um den Einfluss der vier SPI auf die jeweils entsprechenden Unfallmerkmale (verunglückte Pkw-Insassen, Fußgänger und Radfahrer, unfallbeteiligte Pkw) zu ermitteln. Darüber hinaus wurde der Zusammenhang zwischen dem SPI-Gesamtwert und den resultierenden monetären volkswirtschaftlichen Unfallkosten analysiert. Die entsprechenden Auswertungen zeigten in allen Fällen, dass ein höherer Wert des Safety Performance Indikators mit einer geringeren Zahl an verunglückten Personen bzw. unfallbeteiligten Pkw einhergeht. Zu berücksichtigen ist, dass dieser positive Sicherheitsbeitrag des jeweiligen SPI zwar überwiegend, aber nicht in allen Fällen statistisch signifikant ist.
Ergänzend zu dem im Vorgängerprojekt entwickelten nationalen SPI zur Fahrzeugsicherheit wurde im aktuellen Forschungsvorhaben erstmals auch der in den EU-Projekten „Baseline“ bzw. „Trendline“ vorgeschlagene Key Performance Indicator (KPI) zur Fahrzeugsicherheit auf Basis der Euro NCAP- und ZFZR-Daten berechnet und ausgewiesen. Dieser basiert auf dem Anteil an Neufahrzeugen (Pkw), bei denen das entsprechende Modell im Euro NCAP-Test 5 oder mindestens 4 Sterne (2 Varianten) erreicht hat. Im Jahr 2026 ist eine grundlegende Revision des Euro NCAP-Testprogramms geplant. Es wird empfohlen, frühzeitig zu untersuchen, wie die SPI-Zeitreihe konsistent weitergeführt werden kann.
175
Im Rahmen der Neugestaltung der GIDAS Unfalldatenbank, stellt sich die Frage, ob eine standardmäßige Aufnahme medizinischer Schnittbilder (CT und MRT-Aufnahmen, Röntgen und sonografische Aufnahmen) sinnvoll wäre, wie es in den Unfalldatenbanken anderer Länder (zum Beispiel in der CIREN Unfalldatenbank in den USA) gehandhabt wird. Aus den Schnittbildern, insbesondere aus Ganzkörper-CT Aufnahmen ließen sich potenziell einige Vorteile ziehen. So wäre etwa eine bessere Analyse der durch einen Unfall entstandenen Verletzungen ebenso möglich wie eine Verbesserung der Rekonstruktion eines Unfalls auf Grund verbesserter Modellierung des Insassen. Auch morphologische und anthropometrische Daten, die bislang nicht in GIDAS einfließen, ließen sich in größerem Stil erheben und – ab einer gewissen Anzahl an Datensätzen - statistisch auswerten, um etwa Rückschlüsse auf Vulnerabilitätsmerkmale zu ziehen oder in Zusammenhang mit physikalischen Unfallparametern neue Verletzungsmuster zu erkennen.
Im hier vorliegenden Projekt werden nun die Anwendungsmöglichkeiten einer Integration von medizinischen Bilddaten in GIDAS recherchiert und in Bezug auf ihren Nutzen zur Verletzungsanalyse und Unfallvermeidung konkret dargestellt. Hierbei wird sowohl darauf eingegangen, welche neuen Variablen auch ohne Vorhaltung der Daten möglich wären (etwa anthropometrische Variablen oder Lokalisationsvariablen zur Verletzungskodierung) als auch welche sich nur bei dauerhafter Datenvorhaltung zur späteren Rekonstruktion erheben ließen (z.B. Gurtverlauf und Lungenkontusionsausmaß). Zudem wird auf den Vorteil verschiedener Nutzergruppen eingegangen.
Diesen Nutzungsmöglichkeiten wird im zweiten Projektteil der konkrete technische, personelle und finanzielle Aufwand gegenübergestellt, der sowohl bei einer nur temporären Nutzung (etwa zur Extraktion neuer Datenbankvariablen) als auch bei langfristiger Speicherung der Bilddatensätze anfallen würde. Im Zuge dessen wird ein Vorschlag der Datenspeicherung auf einem Fileserver in Verbindung mit einem Webportal vorgeschlagen, über das der Zugriff auf Bilddaten und die eigentliche GIDAS SQL-Datenbank erfolgen kann. Auch eine Verwaltung unterschiedlicher Zugriffrechte, eine Sichtung der Datensätze, der Up- und Download sowie die Suche in der GIDAS Datenbank könnte über ein solches Portal erfolgen. Vor- und Nachteile einer Cloudlösung werden diskutiert.
Besonders eingegangen wird in diesem Rahmen auf die konkreten Schritte und Aufwände der Anonymisierung der CT und MRT-Datensätze mit verschiedenen Softwares sowie auf die zu beachtenden Datenschutz-Richtlinien. Anhand eines Beispieldatensatzes werden die Möglichkeiten unterschiedlicher Anonymisierungssoftwares aufgezeigt, die über das reine Anonymisieren der Metadaten hinausgehen und auch die Schwärzung der Bilddaten selbst beinhalten. Bezüglich des Datenschutzes werden die aktuellen Richtlinien dargestellt.
Im letzten Teil des Projekts werden konkret folgende drei Umsetzungsvarianten einer Bilddatenintegration in die nächste Stufe von GIDAS vorgeschlagen:
Variante A schlägt vor, die vorhandenen Bilddaten anzufordern und ausführlich auszuwerten, diese jedoch nicht dauerhaft zu speichern. Vorteile sind neben der Verbesserung der Dokumentation ein geringerer Aufwand für Datenschutz und Aufklärung sowie keine Kosten für langfristige Datenspeicherung und die damit verbundene Bereitstellung, Zugriffsbeschränkung und Anonymisierung der Daten. Haupt-Nachteil der Variante A ist jedoch, dass rückwirkend keine Kontrolle der erhobenen Variablen mehr möglich ist, und sich auch im Nachhinein keine neuen Fragestellungen verwirklichen lassen. Daher muss das erhebende Personal zum Zeitpunkt der Erhebung eine hohe Qualifikation im medizinischen und anthropometrischen Bereich sowie eventuell Programmierkenntnisse aufweisen. Skripte für eine automatische Datenerhebung müssten bereits zuvor entwickelt und getestet werden, um die Korrektheit der erhobenen Variablen zu gewährleisten. Eine Anpassung an individuelle Nutzerbedürfnisse ist nicht möglich.
Variante B sieht eine dauerhafte Vorhaltung der angeforderten Bilddatensätze für spätere Zwecke vor, beinhaltet aber keine oder nur eine geringe Anzahl zusätzlicher Auswertungen zum Erhebungszeitpunkt. Dadurch ist der Aufwand der Erhebung gering, da diese auf später verschoben wird – es wird weniger geschultes Personal bzgl. Medizin, Anthropometrie und IT benötigt als in den beiden anderen Varianten. Allerdings fallen Aufwand und Kosten für die Anonymisierungsschritte, die Datenspeicherung und Bereitstellung an. Vorteil ist der geringere Qualifikationsanspruch für das erhebende Personal sowie, dass alle Daten für eine spätere Auswertung zur Verfügung stehen. Dies macht die Variante kostengünstiger als die Varianten A und C. Der Nachteil liegt darin, dass zunächst kein zusätzlicher Nutzen für die GIDAS-Nutzer entsteht, da die Daten nur vorgehalten werden.
Variante C kombiniert die Teilansätze der Varianten A und B. Die Bilddaten werden angefordert, dauerhaft gespeichert und ausgewertet. In der Auswertung wird dabei ein Teildatensatz der Parameter aus Variante A erhoben und als neue Variablen in die neue Version der GIDAS SQL-Datenbank eingepflegt. Wie weit diese Basisauswertung gehen soll und ob sie etwa auch die Erstellung automatisierter Skripten beinhaltet, hängt vom vorhandenen Budget für geschultes Personal und den verfolgten Zielen ab. Jedoch können immer auch zu jedem späteren Zeitpunkt Variablen zu neu auftauchenden Fragestellungen an den gespeicherten Bilddaten erhoben und in GIDAS eingepflegt werden. Es wird explizit eine modulare Erhebung in Teilschritten empfohlen.
Die Vorteile sind zum einen die umfassende Dokumentation von Verletzungen und deren Lokalisation sowie extrahierte Variablen. Zum anderen können extrahierte Variablen zu einer Rekonstruktion der im Unfall erfolgten Verletzungen sowie – bei Auswertung einer großen Zahl von Datensätzen – zu einer statistischen Auswertung herangezogen werden. Nachteil sind im Vergleich zu Variante A höhere Kosten für Anonymisierung und den mit der Vorratsspeicherung zusammenhängenden Anforderungen und im Vergleich zu Variante C die höheren Kosten für geschultes Personal. Es handelt sich im die kostenintensivste der 3 Varianten.
Die Vorteile sind jedoch eine sehr gute Dokumentation von Verletzungen sowie medizinischen und anthropologisch bzw. morphologischen Parametern mit Potenzial, sich neu aufkommenden Forschungsfragen in der Zukunft zu widmen und Nutzern eigene Auswertungen zu ermöglichen. Dies bringt bei einer zu Grunde liegenden geschätzten Zahl von ca. 300 in Frage kommenden Bilddatensätzen im Jahr einen hohen Mehrwert für viele Nutzer.
174
Für die Typgenehmigung fehlt bislang eine einheitliche Grundlage, um automatisierte und autonome Fahrzeuge hinsichtlich ihrer Steuerungsleistung zu prüfen. Oft wird dafür über einen Szenarienkatalog mit spezifisch ausgewählten Szenarien diskutiert, jedoch ist auf internationaler Ebene (UNECE, EU) bisher kein Szenarienkatalog im Hinblick auf die Typgenehmigung entstanden, und es gibt derzeit noch keinen Konsens, ob ein solcher Katalog überhaupt erarbeitet werden sollte. Die vorliegende Arbeit liefert in diesem Zusammenhang mit dem sogenannten Erkennbarkeitsansatz für die Typgenehmigung automatisierter und autonomer Fahrzeuge einen Baustein. Der Erkennbarkeitsansatz ist ein pragmatischer Prüfansatz, der die Sicherheit automatisierter und autonomer Fahrzeuge durch eigenes vorausschauendes und fehlertolerantes Fahren gegenüber anderen Verkehrsteilnehmenden im Mischverkehr in den Fokus nimmt. Dabei geht der Prüfansatz über das Prüfen von unmittelbar unfallvermeidendem Verhalten in bereits kritischen Situationen hinaus. Da dieser Prüfansatz sich nicht auf einen festen Szenarienkatalog verlässt, sondern eine flexible Erstellung der Szenarien vorsieht, wird die Möglichkeit zur Optimierung auf gelistete Szenarien zugleich vermieden. Der erste Teil des Erkennbarkeitsansatzes ist die dynamische Szenariengenerierung, in der ODD-basiert Szenarien erstellt werden. Als Grundlage dienen Unfalltypen aus dem Unfalltypenkatalog des GDV, die mittels Kreativitätstechniken mit Indizien angereichert werden, die auf eine sich anbahnende, kritische Situation hindeuten. Im zweiten Teil werden die Szenarien in einem realen Fahrzeugtest mit Hilfe von Prüfwerkzeugen der aktiven Fahrzeugsicherheit (Attrappen, Fahrroboter, Messtechnik) dargestellt. Diese Realisierung erfolgt in einer realen Infrastruktur, um natürliche Einflüsse mit einbeziehen zu können. Eine Umsetzung der Prüfung in der Simulation erscheint vorerst noch nicht als geeignet, da die Simulationsmodelle eventueller Hersteller bisher nicht standardisiert verfügbar und nicht ausreichend validiert sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit stellen den Erkennbarkeitsansatz mit allen erforderlichen Schritten zur Erstellung von Szenarien vor und demonstrieren die grundsätzliche Darstellbarkeit der Szenarien in realer Infrastruktur unter Verwendung aktueller Testwerkzeuge. Der Prüfansatz macht damit das defensive Fahren exemplarisch prüfbar und im Rahmen der Typgenehmigung bewertbar.
173
Innerhalb des Projektes wurde die Wirksamkeit sowie die Notwendigkeit von zusätzlichen gerichteten gelben Warnleuchten nach vorne zur Erhöhung der Erkennbarkeit von Arbeitsfahrzeugen1 im Zusammenhang mit Arbeitsstellen kürzerer Dauer beziehungsweise Arbeiten unter Inanspruchnahme von Sonderrechten an Landstraßen untersucht. Ziel des Projektes war es, auf Basis von Studien mit Teilnehmenden sowohl den Nutzen, das heißt den Sicherheitsgewinn aufgrund verbesserter Erkennbarkeit, als auch die Störung, wie z.B. durch Blendung oder andere Effekte, zu bewerten.
In einer ersten Studie wurde auf einem abgesperrten Gelände aus statischen Beobachterpositionen eine Auswahl von potenziell geeigneten zusätzlichen gerichteten gelben Warnleuchten nach vorne zur Verbesserung der Sichtbarkeit von Arbeitsfahrzeugen anhand einer Teilnehmendenbefragung ausgewählt. Auf Basis der Erkenntnisse des ersten Studienteils wurde eine Auswahl von Warnleuchten einer Gruppe von Teilnehmenden in einer nahezu realen Straßenverkehrssituation gezeigt und die Bewertung der Teilnehmenden hinsichtlich Sichtbarkeit und Störung abgefragt.
Beide Studien wurden bei Tag und bei Nacht durchgeführt. Die Teilnehmenden hatten die Aufgabe, die Sichtbarkeit sowie die Störwirkung jeweils mithilfe einer 5-stufigen Likert-Skala subjektiv zu bewerten. Für die Durchführung der Studien wurde ein Arbeitsfahrzeug zusätzlich zur vorgeschriebenen Sicherheitsausrüstung gemäß der Richtlinien für die verkehrsrechtliche Sicherung von Arbeitsstellen an Straßen (RSA 21) mit gelben gerichteten Warnleuchten nach vorne als Versuchsfahrzeug ausgestattet. Zur Beurteilung der Sichtbarkeit der Warnleuchten wurden diese im statischen Studienteil aus unterschiedlichen Blickwinkeln sowie Abständen von Teilnehmenden hinsichtlich Sichtbarkeit und Störung bewertet. Folgende zusätzliche gerichtete gelbe Warnleuchten nach vorne wurden montiert:
• Zwei richtungsgebundene Blinkleuchten nach der Kategorie X der UN-Regelung Nr. 65 im Kühlergrill (im Folgenden als „KL Kat. X“ bezeichnet).
• Eine richtungsgebundene Blinkleuchte nach der Kategorie X der UN-Regelung Nr. 65, bestehend aus sechs einzelnen, horizontal nebeneinander angeordneten Modulen auf der Mitte des Dachs (im Folgenden als „BL“ bezeichnet).
• Zwei Warnleuchten nach den RSA 21 auf dem Dach (im Folgenden als „WL“, je nach verwendetem Typ als WL 6 bzw. WL 7 bezeichnet).
Folgende Kombinationen wurden untersucht: Situation 1 – Stand der Technik (SdT) in Form von Warnblinklicht des Versuchsfahrzeugs und zwei Warnleuchten für gelbes Blinklicht der Kategorie T auf dem Dach, Situation 2 - SdT + KL Kat. X, Situation 3 – SdT + BL, Situation 4 – SdT + WL 7, Situation 5 - SdT + KL Kat. X + WL 7 und Situation 6 – SdT + KL Kat. X + BL.
Es zeigte sich, dass alle zusätzlichen Warnleuchten grundsätzlich die Sichtbarkeit und Störwirkung gleichzeitig erhöhen. Als Hauptursache der Störwirkung kann aus den Antworten der Teilnehmenden vorrangig das asynchrone Blicken der Warnleuchten untereinander abgeleitet werden. Nur bei der Warnleuchte des Typs WL 7 führte die hohe Lichtstärke auf der Hauptachse zu einer signifikanten Störung durch Blendung, daher wurde die Leuchte des Typs WL 7 in der dynamischen Studie durch eine breiter abstrahlende des Typs WL 6 mit geringerer maximaler Lichtstärke auf der Hauptachse ersetzt.
In der dynamischen Studie wurde der Einsatzzweck anhand einer Vorbeifahrt am Versuchsfahrzeug auf der Gegenfahrbahn auf einer realen Landstraße nachgestellt. Folgende Varianten wurden gezeigt und bewertet. Situation 1 – nur Warnblinklicht des Versuchsfahrzeugs, jedoch ohne Warnleuchte, Situation 2 – Stand der Technik (SdT) in Form von Warnblinklicht in Kombination mit zwei Warnleuchten für gelbes Blinklicht der Kategorie T auf dem Dach, Situation 3 – SdT + KL Kat. X, Situation 4 – SdT + WL 6, Situation 5 – SdT + BL.
Auch in der realistischen Straßensituation lässt sich aus der Befragung ableiten, dass jede zusätzliche Warnleuchte die Sichtbarkeit des Versuchsfahrzeuges und das Störpotential gegenüber dem Stand der Technik erhöhte.
Es zeigte sich, dass die asynchrone Blinkfrequenz der unterschiedlichen Warnleuchten für die Teilnehmenden den größten Einfluss auf das empfundene Störempfinden haben. Eine Blendwirkung ist nur zweitrangig für das empfundene Störempfinden. Es muss also ein Optimum zwischen den beiden Faktoren Sichtbarkeit und Störpotential gefunden werden.
Die untersuchten Warnleuchten KL Kat. X, BL und WL 6 sind als zusätzliche Warnleuchten zur Absicherung von Arbeitsfahrzeugen an der Vorderfront geeignet. Die Verwendung eines zusätzlichen Warnleuchtenpaars des Typs WL 6 ist nach dieser Studie die am besten geeignete Lösung.
In Bezug auf den Anwendungsfall, die Absicherung von Arbeitsstellen kürzerer Dauer auf Straßen, wird es als zielführend erachtet, die Warnleuchte möglichst weit oben am Fahrzeug anzubringen.
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1 Begriff aus den Richtlinien für die verkehrsrechtliche Sicherung von Arbeitsstellen an Straßen (RSA 21)
172
Vernetzung von Fahrrädern - Direkte Kommunikation von Fahrrädern mit anderen Verkehrsteilnehmenden
(2025)
Kooperative Intelligente Verkehrssysteme (C-ITS) ermöglichen die Kommunikation zwischen Fahrrädern, anderen Verkehrsteilnehmern und Infrastrukturelementen. Das Projekt "Sichere, intelligente, vernetzte Fahrräder" (SivF) widmet sich der Analyse dieser Kommunikation in drei spezifischen und besonders latenzkritischen Verkehrssituationen. Diese Situationen bergen erhebliche Risiken für Radfahrende und erfordern eine schnelle und verlässliche Kommunikation sowie präzise Lokalisierung, um potentielle Kollisionen zu verhindern und die Sicherheit der Radfahrenden zu erhöhen.
Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen die drei Kernbereiche: (1) Kommunikation, (2) Lokalisierung und (3) Energieversorgung von C-ITS-Geräten auf Fahrrädern. Die angewandte Methodik gliedert sich in drei Teile: (1) Stand der Wissenschaft der Verkehrssysteme, (2) theoretische Szenarienanalyse und (3) praktische Versuche mit einem Versuchsfahrrad und einem Pkw. Die praktische Umsetzung erfolgt mittels speziell ausgestattetem Forschungsfahrrad und einem Pkw, der mit einer C-ITS-Empfangseinheit ausgestattet ist.
Die Auswertung der Ende-zu-Ende-Latenz zeigt, dass die Latenz maßgeblich vom Systemverhalten abhängt, insbesondere von der Bereitstellung der Positions- und Zeitinformation an den C-ITS-Stack. Die theoretische Untersuchung und die praktischen Versuche haben gezeigt, dass die Nahbereichskommunikation über ITS-G5 in den ausgewählten Szenarien einen latenzarmen und hinsichtlich des Paketverlustes stabilen Kommunikationskanal darstellt. Die Positionsgenauigkeit des untersuchten C-ITS-Gerätes liegt unter Freifeldbedingungen bei etwa 2 Metern und unter Abschattungsbedingungen bei etwa 4,5 Metern, was zu einer Kompensationszeit bei warnenden Applikationen führt. Es hat sich gezeigt, dass die Kompensationszeit in einer ähnlichen Größenordnung liegt wie auch die Zeit, bis zu der die Trajektorien der Teilnehmer verlässlich prädiziert werden können. Dies verhindert eine Umsetzung von warnenden Applikationen aktuell, obwohl informierende Applikationen bereits mit den aktuellen Systemen umsetzbar sind. Die energetische Betrachtung zeigt, dass Fahrräder mit Energieversorgung per Akku genügend Energie zur Verfügung stellen, um C-ITS-Geräte versorgen zu können. Fahrräder ohne Akku benötigen hingegen speziell optimierte C-ITS-Einheiten mit geringem Energieverbrauch, um diese am Dynamo betreiben zu können.
Um die Sicherheit von Radfahrenden weiter zu erhöhen und für diesen Zweck eingesetzte C-ITS-Assistenzsysteme zu optimieren, wird eine Fortsetzung der Forschung im Bereich der Fahrradsicherheit und C-ITS empfohlen. Dies umfasst unter anderem die Optimierung des System- und Sendeverhaltens, die Priorisierung der GNSS-Nachrichtenübermittlung und die Integration weiterer Datenquellen wie IMUs und Sensoren.
171
Das Projekt fokussiert die Bewertung der Usability und Akzeptanz eines dynamischen Fahrerassistenz- und Fahrerinformationssystems, mit dem übergeordneten Ziel die Verkehrssicherheit zu erhöhen. Das Vorgehen folgt einem menschzentrierten Entwicklungsprozess mit iterativen Experten- und Nutzerevaluationen, um die Nutzungskontexte und Anforderungen zu analysieren, Gestaltungslösungen zu entwickeln und diese kontinuierlich zu optimieren. Nach einer Literatur- und Marktanalyse wurde ein Rahmenkonzept entwickelt, das verschiedene FAS/FIS-Funktionalitäten integriert und potenzielle Szenarien anhand von Unfallanalysen aufzeigt. Das Warnkonzept konzentriert sich auf das Szenario urbaner Kreuzungen. Zentrale Erkenntnisse der Expertenevaluierung umfassen, dass Kritikalität der Situation und Sensorkonfidenz nicht unabhängig voneinander wahrgenommen werden, auditive Hinweise auf Dauer störend wirken können und alle erkannten Verkehrsteilnehmenden angezeigt werden sollten, während nur besonders kritische Objekte hervorgehoben werden sollten. Im Anschluss an die Expertenevaluation wurde ein dynamischer 3D-Prototyp entwickelt und in einer VR-Simulation mit Nutzer:innen getestet. Daraufhin vorgenommene Anpassungen für die Weiterentwicklung umfassen u.a. die Integration von Warnungen im Stillstand und eine zentralere Positionierung des warnenden Head Up Display Icons. Das dynamische Warnkonzept wurde anschließend in einer Fahrsimulatorstudie mit N = 31 Teilnehmenden mit einem statischen Konzept verglichen. Die Evaluation zeigte Unterschiede im Blickverhalten, jedoch keine signifikanten Unterschiede im Fahrverhalten oder der Kritikalität. Das dynamische Konzept führte zu einer längeren Fixationsdauer im zentralen Sichtfeld und des dort positionierten Warnsymbols, wurde aber von einem Teil der Proband:innen als ablenkend empfunden. Zukünftige Entwicklungen sollten das Risiko übermäßigen Vertrauens berücksichtigen und schnelle Farb- und Transparenzwechsel vermeiden, um Ablenkungen zu minimieren.
170
In der Vergangenheit konnte gezeigt werden, dass Feinstaubemissionen eine Belastung für Mensch und Umwelt sind. Einer der Treiber dieser Emissionen ist der straßengebundene Verkehr. Aus diesem Grund wurden die Grenzwerte der Abgasemissionen immer weiter verschärft. Studien belegen jedoch, dass für PM10 bereits seit 2012 die nichtabgasbezogenen Partikelemissionen, hauptsächlich durch Bremspartikel und Reifenabrieb, im Verkehr höher sind als die Abgasemissionen. Vor diesem Hintergrund wird die Europäische Kommission in der kommenden Euro 7 Gesetzgebung erstmals auch nicht-abgasbezogene Partikelemissionen durch Bremsen und Reifen regulieren. Um die eingeführten Grenzwerte für Bremsstaubemissionen künftig erfüllen zu können, sind Änderungen gegenüber dem aktuellen Stand der Technik von Bremssystemen im Fahrzeug notwendig. Inhalt dieses Projektes ist in einem ersten Schritt die Recherche und Einordnung aktuell verfügbarer, beziehungsweise in der Entwicklung befindlicher Bremssysteme und deren erwartbares Emissionsminderungspotential. Dadurch soll ein Überblick über bestehende Bremsentechnologien und Ansätze für künftige Bremssysteme geschaffen werden. Mithilfe des ermittelten Überblicks werden die recherchierten Technologien in einem zweiten Schritt basierend auf Bewertungskriterien hinsichtlich der allgemeinen Anforderungen an ein Bremssystem und des Emissionsminderungspotentials bewertet und miteinander verglichen. Die Technologiebewertung erfolgt unter Berücksichtigung der verschiedenen Fahrzeugsegmente und Triebstrangkonfigurationen für Fahrzeuge mit verbrennungsmotorischem, Hybrid- und Elektroantrieb.
169
Werbung an Fahrzeugen
(2025)
Der Straßenraum ist für Werbetreibende seit jeher ein attraktiver Bereich, um Aufmerksamkeit auf die eigenen Produkte, Marken oder Dienstleistungen zu lenken. Durch verbesserte und billiger werdende Technik wie LED rücken zunehmend auch Fahrzeuge als mögliche Werbeträger in den Fokus und müssen im Hinblick auf ihre möglichen, negativen Einflüsse auf die Verkehrssicherheit und den Verkehrsfluss bewertet werden.
Zur (technischen) Regelung von entsprechenden Anbauten wurden im Zuge des vorliegenden Projektes u. A. Aspekte der Darstellung, Anbringung und möglichen Beeinträchtigung von Verkehrsteilnehmenden diskutiert und die Vorschriftenlage erläutert. Im Bereich der Sensorik und Lichttechnik liegen bereits durchaus brauchbare Lösungen vor, die in ihren Einflüssen aber noch nicht ausreichend abgeschätzt wurden. Merkmale wie die Leuchtdichte, die Farbigkeit und die Veränderlichkeit (d. h. die Darstellung bewegter Inhalte) werden bezüglich ihrer Relevanz für den Straßenverkehr thematisiert und mit Erkenntnissen aus der theoretischen Betrachtung und der Empirie untermauert.
In zwei getrennten Versuchsteilen wurden anschließend zum einen die Störwirkung durch Blendung (in einer nächtlichen Versuchsumgebung) und zum anderen die Ablenkungswirkung (bei Tagessichtbedingungen und jeweils auf Stadt- und Autobahnstrecken) untersucht. Neben Paarvergleichen und Einzelratings wurden umfangreiche Simulatorversuche durchgeführt, an denen jeweils 42 Versuchspersonen teilnahmen.
In die Betrachtung der Störwirkung durch Blendung flossen Faktoren wie die Veränderlichkeit, die Leuchtdichtestruktur und die Farbigkeit ein und wurden entsprechend variiert. Aus der subjektiven Blendbewertung durch die Versuchspersonen ließen sich eine höhere Ablenkung durch veränderliche, inhomogene sowie farbige Darbietungen innerhalb der Störwirkung im Vergleich zu unbunten und homogenen Flächen zeigen. Einzelne Einflüsse auf das Fahrverhalten waren ebenfalls zu beobachten. Des Weiteren zeigte sich, dass eine Blendbewertung von fahrzeuggetragener Werbung prinzipiell mittels etablierter Maße plausibel möglich ist und zukünftig mindestens die Merkmale Flächenleuchtdichte, Flächengröße, die Umgebungshelligkeit und innere Darstellungsinhalte wie die Veränderlichkeit beinhalten sollte.
Die Ablenkungswirkung wurde in Bezug auf das Fahrverhalten, die Blickbewegungen und die selbstberichtete Beanspruchung während verschiedener Szenarien untersucht, in denen die Versuchspersonen Lkw mit Heckwerbung hinterherfuhren. Die Anzeigen wurde dabei bezogen auf die Veränderlichkeit (statisch vs. Wechseldarstellung vs. dynamisch) und die Relevanz (relevant vs. nicht relevant) variiert. Vor allem in der städtischen Umgebung ließ sich über mehrere Blickbewegungsmaße hinweg zeigen, dass von dynamischerer Werbung ein höheres Ablenkungsrisiko ausgeht. In einigen Szenarien wurde den Versuchspersonen die Möglichkeit zum Überholen gegeben, hier fuhren sie bei wechselnden Darstellungen näher an den Lkw heran und überholten bei relevanten knapper.
Durch die empirischen Untersuchungen konnten eine Reihe von Einflussfaktoren durch digitale Werbung an Fahrzeugen identifiziert werden, deren gleichzeitiges Auftreten in einem sogenannten Worst-Case-Szenario durchaus dazu führen kann, dass erhebliche Risiken für die beteiligten Verkehrsteilnehmenden bestehen. Um die reellen Konsequenzen, z. B. bezogen auf das Unfallrisiko durch digitale Werbesysteme an Fahrzeugen, abschätzen zu können, bedarf es weiterer Forschung und alternativer Forschungsansätze.
168
Zentrales Ziel des Forschungsvorhabens war die Durchführung und Auswertung einer ersten bundesweiten Repräsentativbefragung zum Informationsverhalten vor und während der Verkehrsteilnahme mit dem Pkw und/oder öffentlichen Verkehrsmitteln. Untersucht wurde, welche Informationen zu welchem Zeitpunkt gesucht bzw. genutzt werden, welche Informationsquellen bzw. -medien hierfür herangezogen werden und wie ggf. mit widersprüchlichen Informationen umgegangen wird. Hierzu wurden insgesamt 5.103 Personen, die regelmäßig als Pkw- und/oder ÖV-Nutzer am Verkehr teilnehmen, zur Ihrem Informationsverhalten mittels einer Online-Erhebung befragt. Die Grundgesamtheit für die geplante Erhebung zum Informationsverhalten waren in Deutschland wohnende Personen ab 18 Jahre, die regelmäßig als Pkw- und/ oder ÖV-Nutzer am Verkehr teilnehmen. Als Auswahlgrundlage für die Ziehung einer Personenstichprobe wurde nach Durchführung eines Pretests und einer vor-Ort-Kontrollerhebung das Payback-Online-Access-Panel ausgewählt. Die Stichprobe wurde anhand der bundesweiten Verkehrserhebung „Mobilität in Deutschland“ (MiD) 2017 nach Geschlecht, Alter, Bildung, Erwerbstätigkeit und Pkw/ÖV-Nutzung gewichtet. Abhängig vom genutzten Verkehrsmittel (Pkw/ ÖV/ beides) wurde das jeweilige Informationsverhalten abgefragt, wenn die befragte Person in den letzten 3 Monaten entsprechende Informationen abgerufen hat. Erhoben wurden dann zunächst die dabei genutzten Informationsquellen und der Zeitpunkt des Abrufs. Daran anschließend wurden für jede genannte Quelle Nutzungssituationen, Art und Zeitpunkt der Information, Wichtigkeit von und Zufriedenheit mit den jeweils genutzten Informationskanälen, Art und Verwendungshäufigkeit von Smartphone-Apps (nur bei App-Nutzern) und Reaktionen auf Verkehrsinformationen erfasst. Insgesamt bestätigen die erhobenen Daten dabei die zu erwartenden Ergebnisse mit einer Dominanz von Smartphone-Apps und Internet bei der Informationsbeschaffung. Aber auch die klassischen Informationsmöglichkeiten wie Radio im Pkw-Verkehr und Fahrplanaushänge und Durchsagen an Bahnhöfen, Haltestellen/ in Fahrzeugen im ÖV werden von vielen Befragten immer noch regelmäßig genutzt. Es zeigen sich allerdings sowohl im Pkw- als auch im öffentlichen Verkehr deutliche Unterschiede im Informationsverhalten je nach Alter. Diese Unterschiede sollten bei der zukünftigen Konzeption bzw. Ausgestaltung der Verkehrssysteme berücksichtigt werden, um den Bedürfnissen aller Altersgruppen gerecht werden zu können. Wie schnell sich der Wandel hin zu Smartphone-Apps und Internet bei der Informationsbeschaffung in den letzten Jahren vollzogen hat, lässt sich mit den hier erhobenen Daten natürlich nicht beantworten. Mit dieser Erhebung wurde aber die Grundlage für ein zukünftiges Monitoring geschaffen. Das gewählte Erhebungsdesign ist so angelegt, dass durch periodische Wiederholungen der Erhebung (beispielsweise alle 2 Jahre) entsprechende Trends frühzeitig erkannt werden können und dies dann für strategische Entscheidungen zur künftigen Gestaltung von Verkehrsinformationen, vor allem aus Sicht der öffentlichen Hand, genutzt werden kann.
167
Mit der Technologie der Teleoperation kann ein Fahrzeug aus der Ferne, d.h. von außerhalb des Fahrzeugs, unterstützt und gesteuert werden. Auf diese Weise kann z.B. autonomen Fahrzeugen in Situationen assistiert werden, in denen sie nicht selbständig agieren können. Daneben bilden telegefahrene Taxis oder Car-Sharing Fahrzeuge weitere beispielhafte Anwendungsgebiete dieser Art der Fahrzeugsteuerung.
Bei der Teleoperation werden Informationen zum Fahrzeugzustand und -umfeld wie z.B. Sensordaten und Videobilder, vom Fahrzeug an ein Kontrollzentrum übertragen. Dort werden die Daten einer menschlichen teleoperierenden Person zur Verfügung gestellt, die Unterstützungs- bzw. Steuerbefehle erzeugt. Diese werden dann zur Ausführung an das Fahrzeug zurückgesendet. Bei der Teleoperation von Fahrzeugen wird zwischen Telefahren und Teleassistenz unterschieden. Beim Telefahren führt die teleoperierende Person die Längs- und Querregelung direkt aus, indem sie von einem Leitstand aus anhand der aus dem Fahrzeug übertragenen Informationen die Fahrgeschwindigkeit regelt und das Lenken übernimmt. Bei der Teleassistenz unterstützt die teleoperierende Person das automatisierte Fahrsystem, indem z.B. Wegpunkte vorgegeben, Trajektorien ausgewählt oder Sensorinformationen interpretiert werden und das Fahrzeug anschließend selbstständig weiterfährt.
Die Aufgaben einer teleoperierenden Person unterscheiden sich von der manuellen Steuerung durch eine im Fahrzeug befindliche Person. Entsprechend sind auch die Anforderungen an die teleoperierende Person nicht die gleichen wie an die fahrzeugführende Person, die sich direkt im Fahrzeug befindet. Die größten Herausforderungen bei der Teleoperation von Fahrzeugen liegen in den im Rahmen der Datenübertragung entstehenden Latenzen und der Notwendigkeit eines ausreichenden Situationsbewusstseins bei der teleoperierenden Person. Auch muss sichergestellt werden, dass der Workload während der teleoperierten Steuerung eines Fahrzeugs einen vertretbaren Rahmen nicht überschreitet und die resultierende Fahrperformanz mit der der manuellen Fahrzeugführung vergleichbar ist.
Wie ein geeigneter Leitstand bzw. Arbeitsplatz für das Telefahren und die Teleassistenz aussehen sollte, um den genannten Herausforderungen zu begegnen, steht im Mittelpunkt dieses Forschungsberichts. Ziel ist zum einen die Ableitung begründeter Mindestanforderungen an die Gestaltung von Teleoperatorarbeitsplätzen, die für das Telefahren und die Teleassistenz eingesetzt werden, und zum anderen die Spezifikation von Anforderungen an experimentelle Leitstände, die als Forschungswerkzeug zur Beantwortung offener Forschungsfragen eingesetzt werden.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird eine umfassende Literaturanalyse zum Stand der Forschung bzgl. der Mensch-Maschine-Interaktion bei der Teleoperation von Fahrzeugen durchgeführt. Anschließend werden bestehende Teleoperatorarbeitsplätze bzw. Leitstände vorgestellt und Kategorien von Teilsystemen abgeleitet, die für die Spezifikation der Anforderungen relevant sind. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Ableitung von empirisch begründeten Mindestanforderungen an die Gestaltung von Teleoperatorarbeitsplätzen aufgrund des Forschungsstands nicht bzw. nur teilweise möglich ist. Um dennoch Mindestanforderungen abzuleiten, werden neben der empirischen Evidenz auch Anforderungen auf Basis von bewährten Vorgehensweisen in der Praxis (Stand der Technik) und der aktuellen Rechtslage (z.B. zur Typgenehmigung von Fahrzeugen, zur Arbeitsplatzgestaltung) abgeleitet.
Die resultierenden Mindestanforderungen an die Gestaltung von Teleoperatorarbeitsplätzen werden im Hinblick auf die Bereiche Sichtdarstellung (z.B. 180° horizontaler Frontsichtbereich, Darstellung der Egofahrtrajektorie), räumliche Gestaltung, akustische Darstellung der Fahrsituation, Leitstand inkl. Bedienelemente, Unterstützungssysteme (z.B. Auslösung Minimal Risk Maneuver, Spurhalteassistenz), grafische Benutzeroberfläche (z.B. Informationen zu Fahrt und Fahrzeugzustand), Überwachung der Teleoperation (z.B. Datenaufzeichnung, Aufmerksamkeitserkennung, Incident Management), Kommunikationsverbindung (z.B. Latenz < 300 ms, Kommunikationsmöglichkeit mit anderen Personen) und Abnahme des Teleoperatorarbeitsplatzes (z.B. Verträglichkeit, Fahrsicherheit) dargestellt.
Basierend auf den spezifizierten Anforderungen an einen experimentellen Leitstand wird ein konkretes technisches Konzept für einen prototypischen Leitstand ausgearbeitet. Dieses wird anschließend in einen Leitstand umgesetzt, der die teleoperierte Steuerung eines virtuellen Fahrzeugs in der Fahrsimulation ermöglicht. Mit Hilfe dieses flexiblen und erweiterungsfähigen Demonstrators können eine Reihe von Forschungsfragen beantwortet werden, die für eine zukünftige sichere, effiziente und akzeptierte teleoperierte Fahrzeugführung zentral sind. Basierend auf den Ergebnissen zukünftiger Forschungsarbeiten zur Mensch-Maschine-Interaktion am Teleoperatorarbeitsplatz sind die in diesem Bericht dargestellten Anforderungen iterativ anzupassen. Ähnliches gilt bei technischen Entwicklungen, die die teleoperierte Fahrzeugführung signifikant verändern.
