Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe F: Fahrzeugtechnik
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Institut
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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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Die Bundesanstalt für Straßenwesen hat das Fachgebiet Fahrzeugtechnik der Technischen Universität Darmstadt (fzd) damit beauftragt, die Bremsung des Motorradfahrers mit verschiedenen Kraftradbremssystemen zu untersuchen. Die Bremsung ist eines der am schwierigsten zu beherrschenden Motorradfahrmanöver. Dem Fahrer als Regler zweier unabhängig voneinander bedienbarer Bremskreise wird die Regelaufgabe zusätzlich erschwert durch die latente Sturzgefahr eines kreiselstabilisierten Einspurfahrzeugs. Hinzu kommen das ungünstige, die Gefahr eines Bremsüberschlags begünstigende Verhältnis von Schwerpunkthöhe zu Radstand und die meist hohen Bremskräfte bereits bei niedrigen Bedienkräften. Weitere fahrwerkabhängige Parameter wie die Lage des Nickpols beeinflussen den zeitlichen Ablauf der Radlastverschiebung während der für die Erzielung eines geringen Bremswegs besonders wichtigen Anfangsphase der Bremsung. Trotz dieser für den Fahrer als Regler ungünstigen Voraussetzungen hat sich am Grundkonzept der im größten Teil der Motorradpopulation verbauten Standardbremse mit getrennter Bedienung von Vorderrad- und Hinterradbremse seit Beginn des letzten Jahrhunderts nichts geändert. Aufgabe der vorliegenden Forschungsarbeit ist es, Anforderungen an Bremssysteme, mit denen der Motorradfahrer sichere Bremsungen mit kurzen Bremswegen reproduzierbar erreichen kann, zu formulieren. Dazu wurden Testpersonen Bremsaufgaben mit den fünf verschiedenen Bremssystemen Standard- und Kombibremse jeweils mit und ohne ABS sowie blockiergeschützte Kombibremse mit Einhebel-Bedienung gestellt und die erzielten Bremswege sowie Belastungs- und Beanspruchungsgrößen des Fahrers aufgezeichnet. Die Versuche zeigen folgende Ergebnisse: Die erzielten Bremswege sind mit ABS kürzer als ohne, was vor allem auf die Unterschiede in der Anfangsphase einer Bremsung zurückgeführt werden kann. Die während dieser Anfangsphase verstreichende Zeit steigt bei Bremsungen ohne ABS überproportional mit der Ausgangsgeschwindigkeit. Dies gilt auch und vor allem für die Kurvenbremsung. Ein signifikanter Unterschied zwischen Standard- und Kombibremse konnte nicht festgestellt werden. Die Bedienung einer blockiergeschützten Kombinationsbremse mit nur einem Bremshebel zeigt keinerlei Nachteil gegenüber einer konventionellen Zweihebel-Bedienung. Bei Bremsungen ohne ABS stieg die als Beanspruchungsgröße herangezogene Herzschlagfrequenz deutlich stärker an als bei Bremsungen mit ABS. Auch der Muskeltonus des Flexor Digitorum Superficialis, eine Belastungsgröße, liegt wie auch andere Belastungsgrößen aufgrund der mit einer höheren mentalen Beanspruchung einhergehenden Muskelanspannung bei Bremsungen ohne ABS deutlich höher als bei Bremsungen mit ABS. Die während des Versuchsbetriebs aufgetretenen Stürze fanden erwartungsgemäß nur bei Bremsungen ohne ABS statt. Es können folgende Empfehlungen für zukünftige Kraftradbremssysteme abgeleitet werden: ABS sollte bei Einspurfahrzeugen möglichst flächendeckend Verwendung finden; dabei kann es abschaltbar gestaltet werden. Beim Vorhandensein einer blockiergeschützten Kombibremse ist ein Bedienelement ausreichend; dies sollte der Handbremshebel sein. Eine Überschlagregelung blockiergeschützter Bremsen ist notwendig, bestehende Überschlagregelungen müssen verbessert werden. Der Originalbericht enthält als Anhang den Test zur Ermittlung der Fahrerfahrung. Auf die Wiedergabe dieses Anhanges wurde in der vorliegenden Veröffentlichung verzichtet. Der Test liegt bei der Bundesanstalt für Straßenwesen vor und ist dort einsehbar. Verweise auf den Anhang im Berichtstext wurden beibehalten.
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Unter der Leitung der Working Party 29 beauftragte die UN ECE Group of Experts on Pollution and Energy (GRPE) die ad-hoc Arbeitsgruppe WMTC mit der Entwicklung eines "World-wide Harmonised Motorcycle Emissions Test ProCedure". Das Ziel dieses Forschungsprogramms ist es, einen weltweit harmonisierten Prüfzyklus für die Messung der Schadstoffemissionen motorisierter Zweiräder zu entwickeln, der den Fahrzyklus und den dazugehörigen Schaltalgorithmus für die Prüfstandmessungen und die Beschreibung der Einstellungen der Prüfstände abdeckt. Die Emissionsvalidierungen im Rahmen des Validierungsprogramms Teil 2 wurden einesteils von der Industrie und andernteils von nationalen Regierungseinrichtungen in verschiedenen Ländern der Welt finanziert. Für Deutschland ließ die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) im Rahmen dieses Forschungsvorhabens Validierungstests für 8 Motorräder bei der RWTÜV Fahrzeug GmbH in Essen durchführen. Die Ergebnisse sind im ersten Teil des Berichts (Langfassung) dokumentiert. Mit dem Vorhaben sollte darüber hinaus aber noch das Ziel verfolgt werden, einen Vorschlag für die Erfassung von off-cycle Emissionen zu erarbeiten. Der Begriff "off-cycle Emissionen" umfasst diejenigen Emissionen eines Motorrades, die im realen Betrieb bei Fahrzuständen auftreten, die durch den Prüfzyklus nicht erfasst werden. Insofern sind off-cycle Emissionen ein grundsätzliches Problem, selbst bei einem repräsentativen Messzyklus. Beispielsweise werden Emissionen, die bei hochtourigen Fahrweisen mit starken Beschleunigungen auftreten, im WMTC nicht berücksichtigt. Um eine geeignete Lösung für die Erfassung von off-cycle Emissionen zu finden wurden die im Rahmen der WMTC Arbeiten zur Verfügung stehenden in-use Daten zum Fahrverhalten von Motorrädern noch einmal auf ihre Varianzen hin ausgewertet, um Motordrehzahlen und Fahrzeugbeschleunigungen zu bestimmen, die für off-cycle Emissionen zu berücksichtigen sind. Es wurden 3 verschiedenen Methoden zur Erfassung der off-cycle Emissionen untersucht, und zwar WMTC mit erhöhten Schaltdrehzahlen, Load Respose Test und Stationäre Geschwindigkeits-/Drehzahlkombinationen. Aus den Ergebnissen zu den off-cycle emissions kann insgesamt folgendes Fazit gezogen werden: Stationäre Drehzahlen sind für die Emissionsbestimmung im off-cycle Bereich ungeeignet. Die Anwendung des Ansatzes "erhöhte Schaltdrehzahlen" auf den WMTC Geschwindigkeitsverlauf ist ein Schritt in die richtige Richtung, aber er berücksichtigt nicht die größeren Beschleunigungen bei "sportlicher" Fahrweise. Der load response Test ist ein geeigneter Ansatz für die Überprüfung von off-cycle Emissionen. Allerdings muss man für die praktische Anwendung noch Schaltdrehzahlen verbindlich festlegen und Vorkehrungen treffen, um die Gefahr von Reifenschlupf zu verringern und somit die Wiederholbarkeit zu verbessern. Die Konstantfahrtphasen sollten dazu genutzt werden, das Emissionsverhalten bei höheren Drehzahlen als den normalen Schaltdrehzahlen des WMTC zu erfassen. Auch die Frage der Bewertung der Ergebnisse konnte im Rahmen dieses Vorhabens noch nicht abschließend geklärt werden. Um cycle bypass Maßnahmen zu erschweren sollten, die Start- und Zielgeschwindigkeiten darüber hinaus randomisiert werden. Wichtig im Zusammenhang mit der Bewertung von off-cycle Emission provisions ist außerdem die Diskussion und Festlegung von Grenzwerten für den off-cycle Bereich. Bei Fahrzeugen, die mit einem 3-Wege-Katalysator mit Lambdasondenregelung ausgerüstet sind, bietet die Erfassung der Lambdasondenspannung ein ergänzendes Hilfsmittel, um die Funktion der Regelung des Katalysators zu überprüfen. Sie sollte nicht nur im off-cycle Bereich sondern ebenfalls im normalen WMTC angewendet werden.
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Motorisierte Zweiräder werden im Straßenverkehr häufig als zu laute Fahrzeuge wahrgenommen. Für die Feststellung solcher lauten Motorräder im Verkehr oder bei der regelmäßigen technischen Überprüfung im Rahmen der Hauptuntersuchung (HU) nach -§ 29 Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) soll der in den Fahrzeugpapieren eingetragene und bei der Typzulassung gemessene Standgeräuschpegel als Vergleichsgröße dienen. Die Ausführungsbestimmungen für die Standgeräuschprüfung von Fahrzeugen im Verkehr sind 1975 mit einer Richtlinie erlassen worden. Sie befähigt die ausführenden Polizeibeamten jedoch nicht zu einer abschließenden Beurteilung. Dadurch ist die Ahndung einer Manipulation oder eines Defektes der Auspuffanlage durch den kontrollierenden Polizist nur indirekt und zeitlich verzögert durch das Herbeiziehen eines Sachverständigen möglich. Das Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) hat die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) beauftragt, für die Standgeräuschmessung an Motorrädern geeignete Geräte, Ausführungsanordnungen und Toleranzen zu bestimmen, um eine justitiable Standgeräuschmessung während einer Verkehrskontrolle zu ermöglichen. Es wurden Grundlagenuntersuchungen zur Streuung der Messwerte beim Messverfahren und zur Streuung der Messgeräte durchgeführt. Standgeräuschmessungen an neuen Krädern dienten der Abschätzung der Serienstreuung. Durch weitere Standgeräuschmessungen an einer ausreichend großen Zahl Motorrädern, die per Zufallsstichprobe im Rahmen einer allgemeinen Verkehrskontrolle bestimmt wurden, wurde die Praktikabilität des Verfahrens untersucht und notwendige Fehlergrenzen ermittelt. Aus gleichem Grund wurden Standgeräuschmessungen an einer ausreichend großen Zahl Motorrädern durchgeführt, die zur periodischen HU nach -§ 29 StVZO an technischen Prüfstellen vorgeführt wurden. Fachlich begleitet wurde die Untersuchung durch eine Beratergruppe, die sich aus Vertretern der Technischen Dienste (TÜV, DEKRA., KÜS), der Motorrad- und Messgerätehersteller, der Zweiradnutzer, dem Umweltbundesamt (UBA), der Polizei und der Ministerien für Umwelt und Verkehr zusammensetzte. Die Untersuchungen ergaben, dass die Standgeräuschmessung an Motorrädern mit genügender Genauigkeit durchgeführt werden kann. Das gilt insbesondere für die Messgeräte, die in dieser Untersuchung erfolgreich auf ihre Eignung hinsichtlich Genauigkeit und Reproduzierbarkeit unter realen Einsatzbedingungen erprobt wurden. Ausschlaggebend dafür war, die bei diesen Geräten vorhandene Eigenschaft der rechnergesteuerten Schallpegelmessung, die nur dann erfolgte, wenn die Messdrehzahl mindestens zwei Sekunden in einem Bereich von -± 5 % zur Solldrehzahl gehalten wurde. Durch die Standgeräuschmessung können auffällig laute motorisierte Zweiräder festgestellt werden. Allerdings lässt diese Messung, aufgrund der begrenzten Korrelation von Stand- und Fahrgeräusch, nur bedingt Rückschlüsse auf andere relevante Betriebszustände zu. Daher wäre es wünschenswert, eine Fahrgeräuschprüfung entsprechend der Richtlinie 97/24/EG im Rahmen von Verkehrskontrollen durchzuführen. Aus Gründen der Verhältnismäßigkeit scheint die vereinfachte Fahrgeräuschprüfung "light" eine Möglichkeit zu bieten, in Kombination mit der Standgeräuschmessung, motorisierte Zweiräder im Rahmen von Verkehrskontrollen umfassender zu überprüfen. Durch diese Messung kann prinzipiell mit relativ geringem Aufwand neben dem Standgeräusch ein weiterer Betriebszustand des Fahrzeuges erfasst und somit die Aussagekraft der Prüfung erhöht werden. Die Geräuschmessung im Verkehr und bei der wiederkehrenden Fahrzeugüberwachung sollte vermehrt auch in internationalen Gremien diskutiert werden. Die im Rahmen dieses Projektes gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen sind in dem Entwurf einer Prüfanweisung berücksichtigt worden.