Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe F: Fahrzeugtechnik
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Um festzustellen, ob bei vorübergehendem Fahrzeugstillstand kurzzeitige Motorabschaltungen gegenüber konstantem Leerlaufbetrieb eine Reduzierung oder aber aufgrund des Startvorganges eine Zunahme der Kraftstoffverbräuche und Schadstoffemissionen zur Folge haben, wurde mit dem Emissions-Mess-Fahrzeug (EMF) der BASt ein entsprechendes Untersuchungsprogramm realisiert. Dabei war auch der Fragestellung nachzugehen, was dem Autofahrer an einer roten Ampel oder einem Bahnübergang (oder den Kommunen bei entsprechender Beschilderung) zu empfehlen ist, dass heißt ob der Motor abgeschaltet werden soll oder nicht. Im ersten Abschnitt des Projektes wurde anhand einzelner Motorstopp-/Startvorgänge untersucht, wie lange der Motor mindestens ausgeschaltet werden muss, damit Einsparungen möglich sind. Es stellte sich heraus, dass die Standzeiten, ab wann aus der vorübergehenden Motorabschaltung Vorteile für die Umwelt entstehen, für die verschiedenen Abgaskomponenten sehr weit auseinander liegen: bei Kraftstoffverbrauch und Stickoxidemissionen etwa ab zehn Sekunden, bei Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Emissionen erst ab etwa fünf Minuten. Im zweiten Projektabschnitt wurden Messfahrten im Straßenverkehr durchgeführt, die einen definierten, 20 Sekunden dauernden Fahrzeugstillstand in Form einer Ampelstopp-Simulation beinhalteten. Mit diesem realitätsnahen Versuchskonzept sollten die Ergebnisse aus den Motorstopp-Startversuchen überprüft werden. Es zeigte sich, dass die unter idealen Bedingungen erarbeiteten Resultate des ersten Abschnitts auch auf reale Verhältnisse angewendet werden können. Alle Ergebnisse beziehen sich auf das Messfahrzeug mit warmem Motor. Die Übertragbarkeit auf andere Fahrzeuge - insbesondere solche mit anderen Motor- beziehungsweise Gemischaufbereitungs- und Abgasreinigungskonzepten - ist daher nicht oder nur eingeschränkt zulässig. Die Größenordnungen der Ergebnisse können aber vermutlich auf vergleichbare, mit Katalysator ausgestattete Fahrzeuge übertragen werden.
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Das Fahrzeugsegment der leichten Nutzfahrzeuge (LNF) hat in den vergangenen Jahren in Deutschland stark an Bedeutung gewonnen. Der Bestand ist im Jahr 2014 auf rund 2,1 Mio. Fahrzeuge angewachsen " das entspricht einem Wachstum von +133 % gegenüber 1990. Die Fahrleistungen der LNF haben nach den Annahmen für TREMOD im gleichen Zeitraum sogar um +170 % zugenommen. Die zunehmende Bedeutung der LNF sowie die heutige Vielfalt der Einsatzzwecke spiegeln sich in der Modellierung der Emissionen von LNF in Deutschland zum Teil nicht wieder. Die Datengrundlagen für das Verkehrsemissionsmodell TREMOD (Transport Emission Model) sowie für das Handbuch für Emissionsfaktoren des Straßenverkehrs (HBEFA) sind teilweise mehr als 20 Jahre alt. Die Aufteilung der Fahrleistung nach Verkehrssituationen und Längsneigungsklassen geht beispielsweise auf eine Analyse von HEUSCH/BOESEFELDT aus dem Jahr 1996 zurück. Die Fahrzyklen, die den Verkehrssituationen und damit auch den Emissionsfaktoren zugrunde liegen, basieren gerade für leichte Nutzfahrzeuge auf wenigen Daten oder sind von Pkw abgeleitet. Zudem stehen nur eine beschränkte Anzahl von Emissionsmessungen für LNF zur Verfügung, auf deren Basis die Emissionsfaktoren für HBEFA abgeleitet werden. Die Gesamtfahrleistung (Inlandsfahrleistung) der LNF in TREMOD basiert im Wesentlichen noch auf der Fahrleistungserhebung (FLE) 2002. Die Inlandsfahrleistung der LNF war hierbei etwa gleich hoch wie die Inländerfahrleistung. Jedoch wurde nur ca. die Hälfte der Fahrleistungen auf den freien Strecken gemäß Straßenverkehrszählung der BASt erfasst und die Differenz den Innerorts- und Gemeindestraßen in TREMOD zugeordnet. Die Fortschreibung der Fahrleistungen von 2002 bis 2014 erfolgte u.a. über die Straßenverkehrszählungen und die Bestandsentwicklung. Auswertungen der (bei Berichtslegung noch nicht definitiv vorliegenden) Fahrleistungserhebung 2014 müssen zeigen, ob die angenommenen Entwicklungen der Gesamtfahrleistung der LNF sowie pro Straßenkategorie plausibel sind. Vorläufige Ergebnisse der FLE 2014 zeigen deutlich höhere LNF-Inlandsfahrleistungen als aktuell in TREMOD hinterlegt. Eine Detailanalyse und Interpretation der Ergebnisse konnte aber im Rahmen dieses Projektes noch nicht erfolgen. Neben den bisher in TREMOD verwendeten Quellen wurden weitere Fahrleistungsdaten untersucht. Für das Jahr 2013 veröffentlichte das Kraftfahrtbundesamt (KBA) erstmals Inländerfahrleistungen je Fahrzeugkategorie und Fahrzeugalter, basierend auf Tachostandinformationen von 26,5 Mio. deutschen Kraftfahrzeugen. Es wird empfohlen die Fahrleistungsstatistik vom KBA in zukünftige TREMOD-Aktualisierungen einzubeziehen. Für die Herleitung der in HBEFA den LNF zugrunde gelegten Fahrmustern wurde bislang nicht nach Pkw und LNF unterschieden. Vergleiche der verfügbaren LNF- und Pkw-Fahrmuster bezüglich der Geschwindigkeit und der Wegedauer zeigen leichte Abweichungen in der Form, dass LNF tendenziell öfter mit geringeren Geschwindigkeiten und kürzerer Wegedauer unterwegs sind als Pkw. Die Unterschiede sind jedoch durchwegs gering. Es können auf der Basis der verfügbaren Datengrundlagen keine eigenständigen LNF-Fahrzyklen abgeleitet werden. Die Emissionsfaktoren in HBEFA werden über das Simulationsmodell PHEM der FVT-TU Graz generiert. Aufgrund der unzureichenden Datenlage konnten bisher für PHEM keine LNF-spezifischen Emissionskennfelder verwendet werden, d.h. es wurden modifizierte Pkw-Kennfelder für die Modellierung der Emissionsfaktoren verwendet. Mittlerweile stehen weitere LNF-Messungen für die Herleitung von Emissionskennfeldern zur Verfügung. Für die hinsichtlich der heutigen Fahrleistungen relevanten LNF-Fahrzeugschicht (N1-III-Diesel-Euro-5) liegen beispielsweise aktuell 10 zeitlich hochaufgelöste Emissionsmessungen vor, welche bei der nächsten Aktualisierung von HBEFA genutzt werden können.
F 140
Die Abschätzung des Reibwertpotentials ist aus fahrdynamischer Sicht von großer Bedeutung. Sowohl fahrzeugseitige Systeme als auch der Fahrer selbst können von einer verlässlichen Information über das derzeitige Gripniveau erheblich profitieren. Dazu wurde im Rahmen einer umfassenden Probandenstudie untersucht, inwiefern eine Information über den aktuellen Reibwert die Fahrweise beeinflusst und möglicherweise einen Sicherheitsgewinn darstellt. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass diejenigen Fahrer, die über eine Reibwertinformation verfügen ihre Fahrgeschwindigkeit und den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug signifikant besser an feuchte und nasse Straßenzustände anpassen, als jene Fahrer, die über keine entsprechende Information verfügen.
Darüber hinaus wurde ein mathematisches Modell entwickelt, welches basierend auf früheren Forschungsarbeiten die Schätzung des Reibwerts insgesamt verbessert. Dabei wurde versucht insbesondere lokale Effekte wie beispielsweise die Vegetation und die Bebauung am Straßenrand sowie Brücken und Tunnel zu berücksichtigen. Die Ergebnisse dieser Rechnungen zeigen, dass eine relativ hohe Genauigkeit bei der Reibwertschätzung erreicht werden kann.
In ergänzenden Detailstudien wurde untersucht, welchen Einfluss die Abschattung durch Bäume einerseits und die Wärmeabstrahlung durch Häuser andererseits auf die Straßenoberflächentemperatur haben. Diese beeinflussen dann wiederum unmittelbar den Reibwert.
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Zur Einhaltung der Partikelemissionsgrenzwerte für Kraftfahrzeuge im Rahmen der Typprüfung nach Europäischer Verordnung (EG) 715/2007 werden von den Fahrzeugherstellern Partikelfilter (Dieselpartikelfilter (DPF)/Ottopartikelfilter (engl. Gasoline Particulate Filter = GPF)) ins Abgassystem der Fahrzeuge verbaut. Spätestens bei Erreichen einer kritischen Rußmasse im Filter muss eine Regeneration eingeleitet werden. Die Regeneration erfolgt durch Abbrennen des im Filter eingelagerten Rußes. Der Kohlenstoffanteil der Partikel oxidiert hierbei mit Sauerstoff oberhalb von ca. 600 °C zu Kohlendioxid. Die Regenerationsstrategie der Fahrzeuge variiert. Grundsätzlich wird zwischen periodischer (aktiver) und kontinuierlicher (passiver) Regeneration unterschieden. Bei Dieselkraftfahrzeugen wird fast ausschließlich die periodische Regeneration eingesetzt, bei Fahrzeugen mit Benzinmotor die kontinuierliche Regeneration.
Ziel des Forschungsprojektes ist es, die Fahrzeugemissionen während einer Partikelfilterregeneration zu messen und hinsichtlich ihrer Veränderung gegenüber eines Fahrbetriebs ohne Regeneration zu bewerten. Dazu werden von drei Diesel- und zwei Benzinfahrzeugen die Partikelfilter beladen und im Anschluss daran eine Regeneration durchgeführt, bei der sowohl die festen als auch die gasförmigen Abgasemissionen gemessen werden. Die festen Bestandteile des Abgases werden im Nachgang auf ihre ehemischen Elemente untersucht.
Bei den drei Dieselkraftfahrzeugen erfolgt die Beladung des DPF bis ca. 80 % bei einer Straßenfahrt. Im Anschluss wird das Fahrzeug auf dem Rollenprüfstand installiert und die Messtechnik angeschlossen. Die Messung der Emissionen während der DPF-Regeneration erfolgt in einem konstanten Motorbetriebspunkt bei einer simulierten Fahrt mit 80 km/h in der Ebene.
Die Auswertung der festen Bestandteile des Abgases zeigt, dass die gemittelten Partikelanzahlwerte während und nach einer DPF-Regeneration von ca. 1E+07 #/s um drei Zehnerpotenzen auf 1E+10 #/s steigen. Bei der Analyse der Gaskomponenten fällt auf, dass insbesondere unmittelbar vor der Regeneration die Gaskomponenten CO, THC, NOx, NO, NO2, NH3 und CH4, einen deutlichen Peak aufweisen, welcher dann mit Beginn der Regeneration wieder absinkt. Der Beginn kurz vor der Regeneration ist der Zeitpunkt, in dem das Motorsteuergerät die Abgastemperatur anhebt. In diesem Umschaltpunkt der Motorparameter werden kurzzeitig die deutlich erhöhten Emissionen der genannten Gaskomponenten gemessen. Die Gaskomponenten, welche bei allen Diesel-Prüffahrzeugen während der Regeneration einen signifikanten Anstieg aufwiesen, sind CO, NO und NOx. Der NO- bzw. NOx-Wert erhöht sich während der Regeneration im Mittel um Faktor 67- bzw. 95 zum gewählten Referenzwert. Der NO2-Wert erhöht sich im Mittel um den Faktor 2,5, der THC-Wert um den Faktor 5 und der SO2-Wert ist um Faktor 4 erhöht. Im Vergleich zum Referenzwert sind die Messwerte von NH3 und CH4 während der Regeneration grundsätzlich höher und die N2O-Konzentration niedriger.
Die Beladung des GPF bei den beiden Prüffahrzeugen mit Benzinmotor wird durch wiederholte Kaltstarts bei -15 °C durchgeführt. Die passive Regeneration erfolgt auf dem Rollenprüfstand durch wechselnden Last- und Schubbetrieb. Im Lastbetrieb werden zunächst die erforderlichen Abgastemperaturen von über 600 °C erzeugt, um daran anschließend im Schubbetrieb den erforderlichen Sauerstoffüberschuss sicherzustellen und eine passive Regeneration kontrolliert herbeizuführen.
Die Auswertung der Änderung der Emissionen, welche durch die passive Regeneration an den GPF hervorgerufen werden, wird durch die Anforderung eines dynamischen Messablaufes, welcher in Zyklen bei konstanter Geschwindigkeit mit unterschiedlicher Lastaufbringung erfolgt, erschwert. Bei der Partikelanzahl ist kein eindeutiger Trend erkennbar. Während bei einem Prüffahrzeug kein signifikanter Unterschied zwischen Regeneration und leerem GPF gemessen wurde, sind die PN-Emissionen bei dem zweiten Prüffahrzeug während der Regeneration erhöht. Die Analysen der Verläufe der Abgaskomponenten zeigen, dass alle erhöhten Emissionen außer NH3, HCHO und zum Teil NO während der Aufbringung der Last und nicht während des Schubbetriebes und somit der passiven Regeneration anstiegen. Die Änderungen der Mittelwerte aus der Regeneration sind im Vergleich zum leeren Filter deutlich geringer als die beim DPF der Dieselfahrzeuge.
Die chemische Analyse der festen Bestandteile ergab bei beiden Fahrzeugtypen keine Auffälligkeiten. Der überwiegende Teil der festen Abgasbestandteile ist Kohlenstoff.
Die Messungen der Dieselkraftfahrzeuge zeigten eindeutige und reproduzierbare Ergebnisse. Hier konnten durch die aktive Regeneration, die Phasen; Beladung, Regeneration und Filterkuchenaufbau in einem konstanten Motorbetriebspunkt abgegrenzt und die Veränderungen der Emissionen untersucht werden. Die Analyse der Messungen der Fahrzeuge mit Benzinmotoren zeigten kein eindeutiges Ergebnis. Dies ist zum einen auf die passive Regeneration zurückzuführen, welche keinen konstanten Motorbetriebspunkt ermöglicht. Dadurch überlagern dynamische Einflüsse das Ergebnis. Zum andern ist, bedingt durch die Verbrennung und Abgasnachbehandlung, die Rußmasse in einem GPF deutlich geringer als in einem DPF. Dadurch wird während der Regeneration weniger Ruß verbrannt und die Veränderung der Schadstoffe fällt geringer aus.
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Rechtsfolgen zunehmender Fahrzeugautomatisierung : gemeinsamer Schlussbericht der Projektgruppe
(2012)
Die BASt-Projektgruppe "Rechtsfolgen zunehmender Fahrzeugautomatisierung" hat über die heute verfügbaren Fahrerassistenzsysteme hinaus drei verschiedene Automatisierungsgrade identifiziert und begrifflich definiert: Teil-, Hoch- und Vollautomatisierung. Aus verhaltensrechtlicher Sicht haben sich als wesentliche Unterscheidungsmerkmale verschiedener Automatisierungsgrade die auf das Verkehrsgeschehen fokussierte Aufmerksamkeit des Fahrers und seine ständige Möglichkeit zur Fahrzeugsteuerung herausgestellt. Im Fall der "Teilautomatisierung" ist die Aufmerksamkeit des Fahrers ständig auf das Verkehrsgeschehen gerichtet und er hat aufgrund der permanent von ihm durchzuführenden Systemüberwachung die Möglichkeit zur Fahrzeugsteuerung, so dass dieser Automatisierungsgrad den aktuellen verhaltensrechtlichen Anforderungen entspricht. Die verhaltensrechtlich geforderte Aufmerksamkeitskonzentration auf das Verkehrsgeschehen und die möglicherweise fehlende Möglichkeit zur Fahrzeugsteuerung stehen jedoch der Nutzung höherer Automatisierungsgrade (Hoch- und Vollautomatisierung) derzeit entgegen. Ihre Nutzung ist gegenwärtig nicht mit dem Verhaltensrecht vereinbar, da der menschliche Fahrzeugführer gegen seine Pflichten verstieße, wenn er sich vollständig auf das System verlassen würde. Soweit ein Automatisierungsgrad zugleich eine freihändige Fahrzeugsteuerung vorsieht, bedürfte es der verhaltenspsychologischen Untersuchung, inwieweit dies den Fahrer in der Ausübung ständiger Vorsicht im Sinne von -§ 1 Abs. 1 StVO zu beeinträchtigen vermag. Hinsichtlich der Haftung nach dem Straßenverkehrsgesetz erscheint die Beweislastverteilung im Rahmen von -§ 18 Abs. 1 S. 2 StVG in den Fällen höherer Automatisierungsgrade (Hoch- und Vollautomatisierung) nicht mehr sachgerecht, soweit dem Fahrer in verhaltensrechtlicher Hinsicht die Ausrichtung seiner Aufmerksamkeit auf andere Tätigkeiten als die konventionelle Fahraufgabe ermöglicht wird. Die Regelungen zur Haftung des Fahrzeughalters bleiben bei allen Automatisierungsgraden weiterhin anwendbar. In Bezug auf die Produkthaftung zeigt sich im Fall der vollständig fahrerüberwachten Teilautomatisierung die Bedeutung der Systemgrenzen. Produkthaftungsrechtlich gewinnt hier die Einordnung des bestimmungsgemäßen Gebrauchs wesentlich an Bedeutung. Zur Absicherung dieses bestimmungsgemäßen Gebrauchs ist die nachhaltige Beeinflussung der Verkehrserwartung beim Benutzerkreis entscheidend, soweit nicht primär konstruktive Möglichkeiten nach dem Stand von Wissenschaft und Technik zur Verfügung stehen, um unberechtigtes Systemvertrauen auszuschließen. Bei den höheren Automatisierungsgraden, die nicht mehr der Fahrerüberwachung bedürfen (unter der Annahme, ihre Nutzung wäre verhaltensrechtlich möglich), wäre jeder Schaden, der nicht auf ein Fehlverhalten Dritter oder eine Übersteuerung des Fahrers zurückzuführen ist, geeignet, Herstellerhaftung auszulösen. Diesbezüglich spielt die Darlegungs- und Beweislast eine wesentliche Rolle. Sowohl auf Grund der offenen Fragen in der rechtlichen Bewertung als auch übergreifend zur Verbesserung technischer Ausgangsbedingungen sowie der Gebrauchssicherheit wird von der Projektgruppe weiterer Forschungsbedarf zur Fahrzeugautomatisierung formuliert.
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Qualität von on-trip Verkehrsinformationen im Straßenverkehr : BASt-Kolloquium 23. und 24.03.2011
(2011)
Am 23. und 24. März 2011 veranstaltete die Bundesanstalt fuer Straßenwesen ein, um die Ergebnisse der erwähnten Projekte und Initiativen präsentieren zu lassen und mit anderen Experten zu diskutieren. Der vorliegende Tagungsband fasst die Ergebnisse des Kolloquiums zur "Qualität von on-trip Verkehrsinformationen" zusammen. Die Bereitstellung von Verkehrsinformationen ist geprägt von vielen Akteuren. Die Wertschöpfungskette beginnt bei der Sammlung grundlegender Verkehrsdaten zur Erstellung von Verkehrsinformationen und setzt sich mit der Datenverarbeitung und -interpretation bis hin zur Meldungserstellung fort. Die Weitergabe kann über verschiedene Übertragungsmedien erfolgen und beim Nutzer (z.B. im Navigationsgerät) empfangen werden. Jeder einzelne Schritt der Wertschoepfungskette kann sowohl von unterschiedlichen Partnern (privat oder öffentlich) übernommen werden als auch in der Hand eines Partners liegen. Diese Komplexität der Zusammenarbeit spiegelt sich demzufolge auch in Qualitätsmanagementprozessen wider. Im Rahmen des Kolloquiums wurden zwei wesentliche Qualitätsaspekte näher betrachtet: - die Datenqualität mit dem Focus auf Aktualitaet, Stimmigkeit der Daten verglichen mit einer gemessenen Realitaet sowohl zu Beginn der Wertschöpfungskette als auch an jeglichen Schnittstellen, - die Prozessqualität, welche sich insbesondere mit der reibungslosen Datenübergabe an den Schnittstellen der Wertschoepfungskette beschäftigt. Beide Qualitätsaspekte helfen zu verstehen, worin die heutigen Qualitätsprobleme bestehen und welche Massnahmen im Einzelnen ergriffen werden müssten, um eine nachhaltige Verbesserung zu erreichen. Einerseits kann es vorkommen, dass die Information über ein Verkehrsereignis an einer oder mehreren Stellen der Wertschöpfungskette korrekt vorliegt, jedoch durch ungenuegende technische oder organisatorische Schnittstellen im Prozessablauf wieder verloren geht und dem Nutzer folglich nicht zur Verfügung steht. Prominentes Beispiel eines solchen Problems in der Prozessqualität ist die fehlerhafte Interpretation der Meldung im Navigationsgerät, denkbar sind solche Informationsverluste jedoch an jeder Stelle der Wertschoepfungskette. Eine wichtige Massnahme zur Verbesserung der Prozessqualität ist die Standardisierung sowie die Überprüfung, ob die definierten Standards an jeder Stelle der Wertschöpfungskette eingehalten werden. Andererseits kann es vorkommen, dass die Datenqualität in Bezug auf ihre Genauigkeit von Anfang an so schlecht ist, dass der Nutzer eine fehlerhafte oder gar keine Nachricht übermittelt bekommt. Beispiel hierfür ist die Vielzahl von Stauereignissen, die entweder nicht gesendet wurden oder gesendet wurden, obwohl sie nicht vorhanden waren. Eine wichtige Massnahme zur Verbesserung dieser Situation ist die Verbesserung der Ereignisdetektion. Der Tagungsband enthaelt Präsentationen, die den Status Quo analysieren, Methoden zur verbesserten Datenerfassung vorschlagen und Möglichkeiten zur Verbesserung von Daten- und Prozessqualität vorstellen. Offen geblieben sind darüber hinaus folgende Fragestellungen: - Wie kann die Prozessqualität der gesamten Wertschöpfungskette bei der Vielzahl der Partner kontrolliert werden? Wer überwacht die Wertschöpfungskette? Wird hierfuer überhaupt eine zentrale Stelle benötigt? Oder ist es ausreichend, wenn jeder Partner eine angemessene Eingangs bzw. Ausgangskontrolle durchführt? - Obwohl es nur eine Realität gibt, entsteht doch Wettbewerb über die (Qualität der) Information zu dieser Realität. Wie kann Konsistenz zwischen allen Anbietern von sicherheitsrelevanten Informationen erreicht werden? Wo sollte der Wettbewerb enden und wie kann dies technisch, organisatorisch und wirtschaftlich realisiert werden? - Welche Prozesse sollten geschaffen werden, um Partner zu integrieren, die sich nicht an geschaffene Qualitätsstandards halten (z.B. kommerzielle Diensteanbieter, die nicht mit der Verkehrsinformationsszene vernetzt sind)? - Und nicht zuletzt, wie kann die Wahrnehmung des Nutzers über verschiedene Qualitätslevel unterschiedlicher Produkte verbessert werden? Ist der Nutzer in der Lage, die unterschiedlichen Qualitätsstufen von Verkehrssystemen zu unterscheiden? Falls nicht, welche Art von Unterstuetzung braucht der Kunde? Ein "European Information Services Assessment Programme" vergleichbar zu Euro NCAP für Fahrzeuge? Die Ergebnisse des Kolloquiums sollen die laufende Diskussion um die Verbesserung der Qualität von Verkehrsinformationen unterstützen.
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Die Verordnungsgeber haben länderübergreifende Normen und Vorschriften für die Durchführung und Auswertung von Crashversuchen mit Personenkraftwagen bei verschiedenen Aufprallarten entwickelt, die im Rahmen der Entwicklung und Zulassung neuer Fahrzeuge Anwendung finden. Verbraucherschutzorganisationen, Automobilclubs und Fachzeitschriften tragen mit der Durchführung und Publikation eigener Tests dazu bei, dass die passive Sicherheit von Personenkraftwagen in der breiten Öffentlichkeit mehr und mehr beachtet wird. Im Gegensatz dazu ist die Durchführung von Crashtests zur Untersuchung und Bewertung der passiven Sicherheit von Motorrädern relativ neu. Vor diesem Hintergrund hat die Bundesanstalt für Straßenwesen das vorliegende Forschungsprojekt vergeben. Hierbei waren unter Verwendung geeignet erscheinender Prüfverfahren reale Unfallsituationen nachzubilden. Unter Beachtung der Vielfalt der motorisierten Zweiräder mit ihrer Einteilung in verschiedene Zulassungs-Kategorien und zugehöriger Unfalldaten wurde das reale Unfallgeschehen analysiert. Neben Daten aus der amtlichen Unfallstatistik wurden dabei Informationen aus der Literatur und eigene Erhebungen ausgewertet. Ergänzend ist der aktuelle Kenntnisstand zur Biomechanik aufbereitet worden. Eine Beschreibung des Status quo der passiven Motorradsicherheit erfolgte unter Analyse der hierbei relevanten Elemente, Baugruppen und Eigenschaften des Motorrades. Dazu gehören Lenker, Sitzbank, Fußrasten, Tank, Verkleidung, Airbag (noch nicht im Hersteller-Angebot), Vorderradgabel und Standrohre sowie die Aufsassen-Kopfhöhe. Weiterhin gingen die Ergebnisse von Full-Scale-Crashtests, die im internationalen Standard ISO 13232 beschrieben sind, mit Anstößen von Motorrädern an der Seite von Personenkraftwagen in die Darstellung des Status quo der passiven Motorradsicherheit ein. Zusätzlich wurden im Rahmen des Forschungsprojektes Schlittenversuche durchgeführt. Ein zur Darstellung des rechtwinkligen Motorradanpralles an der Seite eines stehenden Personenkraftwagens geeigneter Schlitten ist im Rahmen des Projektes entworfen, realisiert und eingesetzt worden. In der Literatur beschriebene Motorrad-Sicherheitskonzepte und Vorschläge für besondere Motorrad-Sicherheitselemente sind ebenfalls dargestellt worden. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde ein umfassender Ansatz verfolgt. Er enthält die Bewertung von Sicherheitsmerkmalen, die aus technischen Beschreibungen entnommen und am stehenden Fahrzeug ermittelt werden können (Primärdaten) sowie die Ergebnisse von dynamischen Crash- und Schlittentests (Sekundärdaten). Dabei erfolgt stets die Orientierung am realen Unfallgeschehen (Tertiärdaten). Der internationale Standard ISO 13232 wird als geeigneter Ausgangspunkt eines umfassenden Prüf- und Bewertungsverfahrens für die passive Sicherheit motorisierter Zweiräder erkannt. Zur Erweiterung der bereits definierten Testverfahren werden Schlittentests vorgeschlagen. Außerdem werden Alleinunfälle des Motorrades zu beachten sein. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes tragen dazu bei, die Aspekte der passiven Sicherheit von motorisierten Zweirädern zu objektivieren.
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Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird der potenzielle gesellschaftliche Nutzen durch die zunehmende Fahrzeugautomatisierung untersucht. Dazu werden primär die Potenziale hinsichtlich der Verkehrssicherheit und in einem weiteren Schritt die Potenziale zur Steigerung der Verkehrseffizienz und zur Änderung des Energiebedarfs analysiert. Dabei werden vom Stau-Chauffeur bis zum Urbanen Roboter-Taxi insgesamt fünf verschiedene Fahrfunktionen bei vier verschiedenen Marktdurchdringungsszenarien (5 %, 25 %, 50 %, 100 %) analysiert. Um die Potenziale der Fahrzeugautomatisierung hinsichtlich der Verkehrssicherheit zu ermitteln, wird nach der Bestimmung der Wirkfelder der jeweiligen Fahrfunktionen eine zweiteilige Methode angewendet. Diese berücksichtigt neben der Bestimmung der Änderung der Unfallschwere durch Unfallresimulationen auch die Änderung der Auftretenshäufigkeit der Szenarien. Da automatisierte Fahrzeuge im Gegensatz zu Systemen der aktiven Sicherheit kontinuierlich arbeiten, ist es wahrscheinlich, dass bestimmte Unfallszenarien (z. B. Auffahrszenarien) durch automatisierte Fahrfunktionen nicht mehr so häufig hervorgerufen werden. Die durch automatisierte Fahrzeuge induzierte Änderung der Auftretenshäufigkeiten verschiedener Szenarien wird mit einer Verkehrssimulation ermittelt. Mittels einer Hochrechnungsmethodik werden die Simulationsergebnisse auf das gesamte Bundesgebiet skaliert. Dabei zeigt sich, dass z. B. durch den Autobahn-Chauffeur bei einer Durchdringungsrate von 50 % rund 30 % aller Unfälle mit Personenschaden auf deutschen Autobahnen verhindert werden können. Dies entspricht ca. 2 % aller Unfälle mit Personenschaden auf deutschen Straßen. Zur Abschätzung der Potenziale hinsichtlich des Energiebedarfs wird die Änderung des streckenbezogenen Energiebedarfs der Fahrzeuge induziert durch automatisiertes Fahren untersucht. Die Betrachtung findet ebenfalls unter Nutzung von Verkehrssimulationen statt.
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16% aller Verkehrstoten in Deutschland sind Motorradfahrer und die Anzahl stagniert auf diesem hohen Niveau. Daher ist eine Verbesserung der Fahrsicherheit von Motorrädern zwingend erforderlich. Im Pkw leisten aktive bzw. verstellbare Fahrwerksysteme einen positiven Beitrag zur Fahrsicherheit und helfen, Unfälle zu vermeiden. Hierzu zählen neben den Fahrdynamikregelsystemen wie ABS und ESP auch Verstelldämpfer und Stabilisatorverstellsysteme. Dämpfer- und Stabilisatorsysteme beeinflussen die dynamische Radlast und können insbesondere im ABS-Regelbereich die Fahrsicherheit erhöhen. Der Einfluss geregelter Dämpfersysteme auf die Fahrsicherheit und den Komfort im Pkw-Bereich ist in ausführlichen Untersuchungen sowohl theoretisch als auch praktisch belegt. Im Kraftradbereich existieren zwar Untersuchungen zu verstellbaren Dämpfersystemen, meist werden hier aber ausschliesslich komfortorientierte Kriterien betrachtet. Neben der Übertragbarkeit der positiven Effekte, die im Pkw-Bereich hinsichtlich Komfort und Fahrsicherheit durch geregelte Dämpfersysteme erreicht werden, auf Krafträder, ist der Einfluss geregelter Systeme auf die besonderen kraftradspezifischen Eigenschaften noch nicht ausführlich simulativ betrachtet worden. Das labile System Kraftrad, das in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit stark veränderliche Eigenschaften bezüglich der Eigenstabilisierung aufweist, neigt je nach Geschwindigkeitsbereich zu unterschiedlichem Verhalten. Die Zielsetzung dieser Arbeit liegt somit in der Überpruefung der Übertragbarkeit der aus dem Pkw-Bereich bekannten Einflüsse geregelter Dämpfersysteme auf Fahrkomfort und Fahrsicherheit im Kraftradbereich. Weiter soll hierbei auf kraftradspezifische Fahrsituationen eingegangen werden, die in der Pkw-Forschung auf Grund des abweichenden Systemverhaltens keine Berücksichtigung finden. Die Untersuchung gliedert sich in die Parameterermittlung anhand eines Versuchsmotorrades, die Erstellung und Validierung eines Mehrkörpersimulationsmodells unter Verwendung der Software VI Motorcycle fuer Adams/Car, die Definition, Auswahl und Umsetzung geeigneter Fahrmanöver sowie die Beurteilung des Sicherheitsgewinns. In der Simulationsumgebung VI Motorcycle (Adams/Car) wurden Schnittstellen geschaffen, um (semi-)aktive Fahrwerke einzubinden. Die entsprechenden Regelalgorithmen sowie die Umsetzung der Dämpferkonzepte wurden hierfür in Matlab/Simulink aufgebaut. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden zahlreiche Regelalgorithmen und Dämpferkonzepte modelliert und getestet. Es wurde ein Fahrmanöverkatalog mit solchen Fahrversuchen erstellt, die Potenzial fuer einen Sicherheitsgewinn durch aktive Dämpfer erwarten lassen. Fuer die definierten Fahrmanöver wurden Simulationen aller entwickelten Regler und als Referenz auch eines passiven Dämpfersystems durchgeführt. Die Simulationsdaten wurden anhand vorab definierter Beurteilungskriterien ausgewertet. Die Ergebnisse lassen Potenzial zur Steigerung von Fahrsicherheit und Komfort vermuten. Die Erkenntnisse aus dem Pkw-Bereich koennen in weiten Teilen auf den Kraftradbereich übertragen werden. Ein signifikanter Einfluss auf das heutige Unfallgeschehen von Motorrädern ist jedoch als unwahrscheinlich einzuschätzen.
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Abstract: Für Kinder in Deutschland existiert im Pkw weiterhin ein höheres Risiko, im Straßenverkehr bei einem Unfall schwer verletzt oder getötet zu werden, als es für ungeschützte Verkehrsteilnehmer wie Fahrradfahrer oder Fußgänger besteht. Dies erscheint auf den ersten Blick nicht nachvollziehbar, da der Pkw und die vorgeschriebenen Kindersitze den Kindern eine hohe Sicherheit bieten müssten. Der vorliegende Projektbericht gibt Aufschluss über den aktuellen Stand der Sicherheit von Kindern im Pkw in Deutschland und zeigt Optimierungspotenzial auf. Die Schutzwirkung der Kindersitze hängt von mehreren Faktoren ab. Dabei stehen technische Aspekte, die hier detailliert untersucht wurden, im Vordergrund. Doch vor allem in den letzten Jahren zeigte sich immer wieder in Feldstudien, aber auch in der Unfallanalyse, dass Kinderschutzsysteme (KSS) oftmals nicht nach den Vorgaben installiert wurden. Wenn der Kindersitz und/oder das Kind nicht entsprechend der Bedienungsanleitung gesichert werden, kann sich das Schutzpotenzial der KSS reduzieren und gegen Null gehen. Im schlimmsten Fall stellt eine fehlerhafte Benutzung von KSS eine Gefahr sowohl für das Kind als auch für andere Pkw-Insassen dar. Die Unfallanalyse ergab keine Aussage darüber, ob verschiedene KSS-Modelle zu unterschiedlichen Verletzungsmustern führen, da die Unfallkonstellationen pro KSS-Modell zu verschieden waren. Des Weiteren wurde analysiert, inwieweit heutige Testverfahren mit diesen Konstellationen übereinstimmen. Das Ziel, mit wenigen Verfahren möglichst alle relevanten Unfälle abzubilden, wurde zum Teil ereicht. Zu viele Testverfahren mit unterschiedlichen Bewertungssystemen stellen heutzutage die Endverbraucher vor das Problem, dass nicht klar ist, welches KSS wirklich das beste ist. In der Realität hängt die Schutzwirkung zudem noch wesentlich von der KSS-Pkw-Kombination ab, die nur annähernd durch Versuche überprüft werden kann, da sich eine zu hohe Anzahl von Kombinationsmöglichkeiten ergibt. Anhand von mehr als 100 Versuchen wurde das Schutzpotenzial von verschiedenen aktuellen Kindersitzmodellen untersucht. Dabei wurden immer vermeintlich gute und schlechte KSS gegenübergestellt und unter gleichen Randbedingungen getestet. Ziel dieses Vorgehens war es, anhand der Messergebnisse Maßnahmen zu erkennen, die dem Schutz der Kinder dienlich sind. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass prinzipiell für Kinder ein gutes Schutzniveau durch KSS besteht, was aber von KSS zu KSS verschieden sein kann. Die teureren KSS wiesen keine mechanische Zerstörung auf und überstanden alle Tests ohne ernsthafte Beschädigungen. Lediglich das oftmals als Dämpfungsmaterial eingesetzte Polystyrol nahm Energie auf und verformte sich wie vorgesehen plastisch. Bei den "Billig-Kindersitzen" ergab sich leider ein komplett anderes Bild. Sobald die Anforderungen über die der Gesetzgebung hinausgehen, ist immer weniger Schutz für die Kinder vorhanden. Besonders im Seitenaufprall offenbarten sich erhebliche Lücken in der Sicherheit. Dies reichte von mechanischem Versagen mancher Plastikteile bis hin zu konstruktiven Unzulänglichkeiten. Vor allem die Gurtführung muss deutlicher gekennzeichnet und mechanisch verstärkt werden. Trotz des hohen Schutzpotenzials einiger Kindersitze ist das Ende der Entwicklung noch nicht abzusehen. In allen Kindersitzklassen ist es prinzipiell möglich, die Belastungswerte weiter zu reduzieren. Dazu werden am Ende des Berichtes verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt. Zum einen ist dies eine optimierte Babyschale, die durch eine Trägheitsbewegung gezielt Energie abbaut und das Baby in eine günstigere Position bringt, in der die Belastungen des Körpers reduziert sind. Zum anderen wird gezeigt, dass durch die feste Anbindung des KSS an den Pkw und die Reduzierung der Rotation um die Y-Achse die Belastungen für Kinder reduziert werden können. Größtes Entwicklungspotenzial bietet dabei das ISOFIX-System. Es ist bekannt, dass ISOFIX die Fehlbedienung des Kindersitzes und die Belastungen der Kinder deutlich reduzieren kann. Trotzdem ist die bisherige Marktdurchdringung von ISOFIX eher gering. Obwohl insgesamt ein positives Fazit gezogen werden kann, darf nicht aufgehört werden, die Kindersicherheit weiter zu verbessern. Denn nicht alle Kindersitze schützen heute gleich gut. Einige genügen lediglich den Gesetzesansprüchen und finden in vielen Fällen durch einen sehr geringen Verkaufspreis Zugang in die Pkw. Durch verschärfte Testbedingungen sollten diese Kindersitze abgeschafft und der Weg für neue und bessere Kinderschutzsysteme frei gemacht werden.