620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Grundlagen zur Kommunikation zwischen automatisierten Kraftfahrzeugen und Verkehrsteilnehmern
(2021)
Der heutige Straßenverkehr ist geprägt durch eine ständige Interaktion zwischen unterschiedlichen Verkehrsteilnehmern, um in geregelten oder ungeregelten Situationen einen reibungslosen Verkehrsablauf zu gewährleisten. Durch einen steigenden Anteil an automatisierten Fahrzeugen und Fahrfunktionen im Verkehrsgeschehen werden zwangsläufig auch die Interaktionen zwischen nicht-automatisierten Verkehrsteilnehmern und automatisierten Verkehrsteilnehmern unterschiedlicher Automatisierungsstufen sukzessive zunehmen.
Der vorliegende Forschungsbericht widmet sich der Frage, wie sich die heutige Kommunikation zwischen automatisierten und nichtautomatisierten Verkehrsteilnehmern unter Berücksichtigung einer zunehmenden Fahrzeugautomatisierung verändern wird und welche möglichen Folgen daraus auf die Verkehrssicherheit und Verkehrseffizienz erwartet werden müssen.
Im Mittelpunkt des Projekts stand eine Analyse, welche Kommunikationsmodelle zur Beschreibung der Interaktionen zwischen automatisierten und nichtautomatisierten Verkehrsteilnehmern geeignet sind. Dabei zeigte sich das Sender-Empfänger-Modell von SHANNON & WEAVER (1949) als geeignet, weil es den im Straßenverkehr üblicherweise kurzzeitigen und gerichteten Kommunikationsprozess durch seine klaren Elemente einfach beschreibbar macht. Zudem erscheint zielführend, die Perspektive und Kommunikationsmöglichkeit des aktiven PkwFahrers bzw. die des automatisiert fahrenden Fahrzeugs einzunehmen.
Dem aktiven Fahrer eines herkömmlichen Pkw steht zur Informationsübermittlung an seine Umwelt eine Vielzahl von Kommunikationsmitteln zur Verfügung, da er sowohl auf die technischen Möglichkeiten seines Fahrzeugs als auch auf seine menschliche Zeichengebung zurückgreifen kann. Diese wurden nach der Modalität, der Formalität, der Intentionalität und der Selektivität klassifiziert.
Diese Klassifizierung erfolgte in einer umfangreichen Sammlung an Interaktionsszenarien, in denen (mindestens) zwei Verkehrsteilnehmer miteinander interagieren. Zudem wurde eine Relevanzbewertung der verschiedenen Interaktionsszenarien hinsichtlich ihres Einflusses auf die Verkehrssicherheit, den Verkehrsfluss und das Verkehrsklima durchgeführt. Aus theoretischen Überlegungen und empirischen Studien wurden mögliche Kriterien abgeleitet, mit deren Hilfe eine qualitative Bewertung der Kommunikationsmittel in Abhängigkeit von der vorliegenden Verkehrssituation und der zu übermittelnden Botschaft durchgeführt werden konnte.
Die Interaktionsszenarien wurden anschließend dahingehend geprüft, ob die bislang genutzten Kommunikationsmittel eines herkömmlichen Pkw auch durch einen automatisiert fahrenden Pkw im Mischverkehr angewendet werden können. Dabei traten insbesondere diejenigen Szenarien in den Mittelpunkt, die vom Regelfall nach StVO abweichen und die im heutigen Verkehrsgeschehen nicht durch geeignete technologiebasierte Kommunikationsmittel verhandelt werden können. Im Rahmen eines Experten-Workshops, u. a. mit Vertretern aus den Bereichen der Arbeits-, Organisations- und Verkehrspsychologie mit Bezug zum automatisierten Fahren, wurde zudem eine Diskussion aus wissenschaftlicher Sicht angestoßen, welche neuen Kommunikationsmittel als Folge einer zunehmenden Fahrzeugautomatisierung möglich bzw. nötig sind.
Die Konsolidierung der wissenschaftlichen Beiträge aus dem Workshop sowie deren Gegenüberstellung mit den eigenen Ergebnissen bildeten den Abschluss der Forschungsarbeit. Auf Basis dessen konnten Handlungsempfehlungen für künftige Forschungsfragen und Studienansätze für die Gestaltung und Evaluierung neuer Kommunikationsformen aus wissenschaftlicher Perspektive abgeleitet werden, die bei der weiteren Forschung zu Fragen der Fahrzeugautomatisierung Eingang finden sollen.
Der nationale Objektkatalog für das Straßen- und Verkehrswesen (OKSTRA) und die DATEX II-Spezifikation auf europäischer Ebene sind zwei essentielle Standards für den homogenisierten Austausch von statischen und dynamischen Verkehrsdaten. Im Rahmen der Harmonisierung und Referenzierbarkeit beider Standards wurde ein Konzept für die Erzeugung eines ISO-konformen GML-Applikationsschema für DATEX II erstellt, in Anlehnung an das entsprechende Vorgehen bei OKSTRA zu GML. Dabei ist eine automatisierte Vorgehensweise für die Transformation des existierenden DATEX II-UML-Modells in ein ISO 19103-konformes Modell erarbeitet worden. Als Transformationsbasis diente die DATEX II-Version 3.0. Ausgehend von dem DATEX II-Plattform Independent Model (PIM) und dem entsprechenden DATEX II-UML-Profil – beide in Enterprise Architect verfügbar – bestand die erste Aufgabe darin, Regeln für eine Transformation in ein äquivalentes GML-Applikationsschema zu erstellen. Durch die Nutzung von Automatisierungs- und Codierungsfunktionen im Enterprise Architect ist es möglich, das komplette DATEX II-Datenmodell umzuwandeln. Um ein GML-Applikationsschema aus dem ursprünglichen PIM-Modell zu erstellen, war das Open-Source-Tool Shape Change, das sich über eine API mit Enterprise Architect (EA) verbindet, die erste Wahl. Im Zuge des Konzepts konnte allerdings Shape Change nicht ausreichend konfiguriert werden, um ein fehlerfreies Ergebnis generieren zu können. Als Alternative wurde letztendlich die eingebaute Funktionalität des Enterprise Architect verwendet. Durch den durchgängigen Einsatz des Enterprise Architect konnten reproduzierbare Ergebnisse und ein einfach zu handhabender Mechanismus erreicht werden, so dass jede Art eines zukünftigen DATEX II-Datenmodells einfach übertragen werden kann (auch Level-B-Erweiterungen). Als Ergebnis dieses Projekts ist ein Prototyp unter Nutzung der erarbeiteten Transformationslogik implementiert worden, der ein valides GML Applikationsschema für DATEX II darstellt. In einem abschließenden Schritt ist das abgeleitete GML Applikationsschema validiert worden, um eine ISO 19103 und ISO 19136-Konformität sicherzustellen. Im Ergebnis der prototypischen Implementierung ist aufgezeigt worden, dass eine Überführung des DATEX II-UML-Modells in ein GML-Applikationsschema möglich ist.
Kamera-Monitor-Systeme (KMS) verwenden links und rechts in Höhe der Außenspiegel angebrachte Kameras, um die rückwärtige Verkehrssituation anstatt mit herkömmlichen Außenspiegeln auf einem oder mehreren in der Fahrzeugkabine angebrachten Monitoren zu beobachten. Ein Vorteil des KMS-Einsatzes soll in einer verbesserten Fahrzeugaerodynamik liegen, die mit einem potenziell geringeren Treibstoffverbrauch und niedrigeren Geräuschemissionen einhergeht. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit zur freien Platzierung der Monitore in der Fahrzeugkabine. Welche Positionierung dabei die angenehmste und gleichermaßen sicherste Umsetzung im Vergleich zum Außenspiegel darstellt, wurde im Rahmen dieser Erhebung in drei Teilstudien eruiert.
In den Teilstudien wurden insgesamt vier Monitorpositionen untersucht: links und rechts an der A-Säule, mittig im Fahrzeug vor der Mittelkonsole, vor dem Innenspiegel oder zentral vor dem Tachometer (Kombiinstrument). Dabei wurden die Kamerabilder entweder auf zwei separaten Monitoren jeweils von der linken und rechten Außenkamera oder beide Bilder auf einem Monitor fusioniert dargestellt. Unterschiede zwischen diesen Positionen und zum Außenspiegel hinsichtlich psychologischer Aspekte (z. B. der Belastung bei Nutzung des Systems) und objektiver Maße wie der Objekterkennungszeit wurden erhoben. Auch Gewöhnungseffekte bei wiederholter Fahrt sowie Distanz- und Geschwindigkeitseinschätzungen unter Verwendung des KMS wurden untersucht.
Es konnten wichtige Erkenntnisse insbesondere zur Positionierung der Monitore gewonnen werden. Die Darstellung der rückwärtigen Verkehrssituation im Kombiinstrument wurde von Seiten der Probanden favorisiert. Diese positive Bewertung wurde ebenfalls durch die erhobenen objektiven Daten gestützt. So konnte beispielsweise nur für diese Monitorposition eine dem Außenspiegel gleichwertige Objekterkennungszeit gemessen werden. Mit allen anderen Positionierungen waren die Probanden langsamer. Auf diesen Erkenntnissen basierend werden abschließend konkrete Handlungsempfehlungen ausgesprochen.
Vor dem Hintergrund des zunehmenden Einsatzes von Elektrofahrzeugen im Straßenverkehr besteht ein wachsender Bedarf zur Bestimmung der Wahrnehmbarkeit von Fahrzeuggeräuschen durch Fußgänger, da sich Elektrofahrzeuge bei niedriger Geschwindigkeit nahezu lautlos bewegen. Ziel des Projektes ist die Erarbeitung von Aussagen über den Einfluss eines künstlich erzeugten Stationär-Geräuschs von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen auf die Sicherheit. Des Weiteren wurde erarbeitet, ob ein Stationär-Geräusch zur Vermeidung von Unfällen beitragen kann. Dazu wurden verschiedene sicherheitsrelevante Verkehrssituationen, verschiedene Stationär-Geräusche und auch Fahrgeräusche herangezogen. Für die Stationär-Geräusche wurden zwei Fahrgeräusche (UN-konformes Fahrgeräusch und US-konformes Fahrgeräusch) jeweils als Basis herangezogen und zusätzlich der Frequenzsprung durch prozentuale Frequenzänderung, eine Variation der Rauigkeit durch Veränderung der Frequenzabstände der tonalen Komponenten und ein Gesamtpegelsprung beim Wechsel von Stationär- auf Fahrgeräusch variiert, sodass insgesamt 58 verschiedene Geräusch-Variationen in drei Verkehrssituationen untersucht wurden. Insgesamt nahmen 40 Probanden (davon 20 Blinde und Sehbeeinträchtigte) an der Laborstudie teil. Sowohl in den Laboruntersuchungen, als auch im anschließenden Feldversuch mit Vertretern des Europäischen Blindenverbandes, der Autoindustrie, des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur, der Bundesanstalt für Straßenwesen und Anwohnern wurde gezeigt, dass nicht generell jedes Stationär-Geräusch in jeder Fahrsituation zu einer besseren Detektion führt. Einige Stationär-Geräusche zeigen sowohl bei Normalsehenden als auch bei blinden und sehbeein-trächtigten Personen signifikante Effekte bezüglich der Detektionsfähigkeit. Es wurde gezeigt, dass deutliche Unterschiede zwischen Fahr- und Stationär-Geräusch z. B. durch Pegelsprung oder Frequenzsprung die Detektionsfähigkeit begünstigen
Seit vielen Jahren wird unter dem Begriff der Fahrerablenkung (driver distraction) diskutiert, welche Einschränkungen und Probleme durch die Bearbeitung zusätzlicher fahrfremder Tätigkeiten während des Fahrens in der Leistungsfähigkeit von Fahrern entstehen. Parallel zu dieser Debatte erwuchs in den vergangenen Jahren allerdings auch das Wissen, dass Fahrer trotz oftmals hoher Mehrfachbelastungen beim Fahren in der Lage sind, Unfälle zu vermeiden. Arbeiten im nicht-automatisierten Fahren zeigten, dass Fahrer bestimmte Fähigkeiten oder Eigenschaften besitzen, die es ihnen erlauben, die hohen Belastungen der Fahraufgabe und zusätzlicher fahrfremder Tätigkeiten zu regulieren und somit eine sichere Fahrleistung zu garantieren. Aufbauend hierauf konnte das abgeschlossene Projekt FE 82.0614/2014 zeigen, dass Fahrer vergleichbare Strategien zur Ressourcenregulierung in Übernahmesituationen des automatisierten Fahrens besitzen sowie dass sich Trajektorienbereiche auf der Straße definieren lassen, die Fahrer subjektiv als angemessen bewerten. Das aktuelle Projekt ist bestrebt, diese zwei Forschungsstränge zu kombinieren. Es wurde im automatisierten Fahren die Handlungsrelevanz der subjektiven Fahrleistungsschwellen im Sinne der Aktivierung von Fahrerstrategien untersucht. Dazu wurden die bereits bekannten Schwellenwerte im Rahmen einer Online-Studie um zusätzliche Situationsfaktoren erweitert und anschließend im Fahrsimulator überprüft. Des Weiteren wurde die Handlungsrelevanz dieser Schwellen sowohl im Fahrsimulator als auch im Realversuch untersucht. Ausgehend von den Ergebnissen wurden Empfehlungen für automatisierte Fahrfunktionen im Sinne adaptiver Mechanismen in der Trajektorienplanung abgeleitet
Lkw-Notbremsassistenzsysteme
(2020)
Notbremsassistenzsysteme für Lkw können einen großen Beitrag zur Verkehrssicherheit leisten, indem sie Unfälle, die von schweren Lkw verursacht werden, wirkungsvoll vermeiden helfen. Die aktuellen Anforderungen für diese Notbremsassistenzsysteme wurden allerdings vor über zehn Jahren festgelegt. Der Stand der Technik hat sich seitdem stark weiterentwickelt. Aufgabe der Bundesanstalt für Straßenwesen war daher, zu überprüfen, ob die technischen Anforderungen für Notbremsassistenz noch zeitgemäß sind oder ob eine Anpassung sinnvoll für die Verkehrssicherheit ist. Der technische Fortschritt im Bereich der Fahrerassistenzsysteme ist so groß, dass die vor knapp 10 Jahren festgelegten Anforderungen an Notbremssysteme heute nicht mehr dem Stand der Technik entsprechen – sowohl hinsichtlich der in den derzeit geltenden Vorschriften explizit erlaubten Abschaltbarkeit der Notbremssysteme als auch hinsichtlich der geforderten Bremsleistung beziehungsweise des Geschwindigkeitsabbaus. Es war daher zunächst zu prüfen, ob die derzeit zulässige Abschaltbarkeit erforderlich ist, und falls ja, ob sie auf bestimmte Verkehrssituationen und Fahrzeugtypen eingeschränkt werden kann. Es war weiterhin zu prüfen, ob höhere Mindestverzögerungswerte gefordert werden können, ob insbesondere im Falle von stehenden Fahrzeugen vor dem Fahrzeug (z. B. am Stauende) Notbremsungen mit deutlich höherer Geschwindigkeitsreduktion eingeleitet werden können und durch die Systeme auch kleinere Fahrzeuge als bisher vorgeschrieben erkannt werden müssen. In Notbremssituationen ist es denkbar, dass Fahrer unabsichtlich eine Übersteuerung (und damit eine Abschaltung des Notbremssystems) vornehmen, indem sie beispielsweise „in das Pedal fallen“. Es sollte daher untersucht werden, ob dieser Fall relevant ist und Abhilfe bedarf. Auch eine Anpassung der Regelkriterien an unterschiedliche Straßenverhältnisse (Niedrigreibwert) sowie die Möglichkeit einer Warnung von Fahrern bei geringen Sicherheitsabständen sollte geprüft werden. Insbesondere die erforderlichen automatischen Geschwindigkeitsreduktionen bei bevorstehenden Kollisionen auf stehende Ziele können deutlich angehoben werden. Aus fahrdynamischen Grundlagen wurden, je nach Ausgangsfahrgeschwindigkeit, unterschiedliche Zeitpunkte für Bremseingriffe bestimmt. Als Voraussetzung für automatische Bremseingriffe wurde angenommen, dass diese spätestens dann gerechtfertigt sind, wenn ein menschlicher Fahrer keine Möglichkeit mehr hat, einem Zielobjekt auszuweichen. Messungen zeigen eine gute Übereinstimmung eines aus den Annahmen abgeleiteten Simulationsmodells mit den tatsächlichen Bremseingriffszeitpunkten und Bremseingriffen eines mit einem modernen Notbremssystem ausgerüsteten Lkw. Als Ergebnis wurden durchaus erzielbare Geschwindigkeitsreduktionen in Abhängigkeit von Ausgangsgeschwindigkeit und Fahrbahnoberfläche ermittelt, die sich als Anforderung für internationale Vorschriften eignen. Bezüglich der Abschaltbarkeit von Notbremsassistenzsystemen wurde anhand der durchgeführten Untersuchungen festgestellt, dass sich Fehlwarnungen im Fahrbetrieb, selbst unter Nutzung eines der derzeit am weitesten entwickelten Notbremssysteme, nicht gänzlich vermeiden lassen. Grund dafür ist im Wesentlichen die unzureichende Erkennbarkeit der Fahrerintention in bestimmten Verkehrssituationen. Fehlwarnungen in ungestörter Autobahnfahrt (= außerhalb von Autobahnbaustellen) konnten aber nicht gefunden werden. Aus technischer Sicht ist es daher sinnvoll, die Deaktivierbarkeit eines Notbremssystems nur in solchen Verkehrssituationen zu erlauben, in denen es durch Fehlinterpretationen seitens des Systems (Objekte abseits der Fahrbahn) zu Fehlfunktionen kommen kann. Ein Indikator hierfür kann eine bestimmte Geschwindigkeitsgrenze sein. Für eine zusätzliche frühzeitige Warnung des Fahrers bei zu geringem Mindestabstand ist gegebenenfalls eine Verbesserung der Verkehrssicherheit denkbar. Der tatsächliche Nutzen einer Abstandswarnung hängt aber davon ab, ob der Abstand irrtümlich oder bewusst gering gehalten ist und ob die Lkw-Fahrenden auf eine Warnung durch eine Vergrößerung des Abstands reagieren.
Thorax injury is one of main causes of serious injury in frontal collisions, especially for elderly car occupants. The anthropometric test device (ATD) THOR‐M provides chest deflection measurements at multiple locations, to assess the risk of thorax injury. For this purpose e, risk functions are needed that relate the potential criteria based on multipoint chest deflection measurement to in jury risk. Different thorax injury criteria and risk functions for THOR have been proposed [2‐3]. The criteria and functions are based on the traditional approach to developing injury risk functions using matched ATD and PMHS tests by relating the injury (number of fractures) to injury criteria. Regarding these studies, some limitations have been identified, in particular concerning the loading conditions of the data used (mainly 3‐point‐belt loading, high loading severity, out‐of‐date ATD versions. To extend the data set and overcome these limitations, a new approach for improved thorax injury criteria was applied within the EC‐funded project SENIORS. The new approach is based on matched frontal impact sled computer simulations with a model representing the latest THOR‐M ATD version, and matching simulations with a human body model (HBM) representing an elderly car occupant.
Internationale Aktivitäten der Forschung auf dem Gebiet "Passive Sicherheit von Kraftfahrzeugen"
(2000)
Eine Fülle von Aktivitäten ist derzeit auf den Gebieten Frontal- und Seitenstoß zu beobachten, die in Europa auf den beiden entsprechenden EG-Richtlinien aufbauen. Das EEVC führt seine Arbeiten, an denen die Automobilindustrie beteiligt ist, fort; hier sind insbesondere die Arbeiten zum Seitenstoß (Kopfaufprall und Barrierenvergleich) zu nennen. Auf weltweiter Ebene beginnen die Arbeiten der IHRA (International Harmonised Research Activities) in ein konkretes Stadium der Zusammenarbeit einzutreten. Auf dem Gebiet der Seitenkollision ist längerfristig ein neues Testverfahren geplant, in das der von ISO entwickelte WORLD-SID einbezogen werden soll. Es gibt derzeit viele ernsthafte Bemühungen der Forschung um Harmonisierung. Auch wenn es nicht zu einer weltweiten Harmonisierung kompletter Regelungen kommt, so gibt es doch Hoffnung auf eine weltweite Harmonisierung von definierten Teilbestimmungen in speziellen Regelungen, so zum Beispiel bezüglich der Testmethode, der Versuchspuppen und der Bewertung der Schutzkriterien. Der Name des EEVC, European Enhanced Vehicle-safety Committee, steht für die Weiterentwicklung der Fahrzeugsicherheit. Die beteiligten Regierungen sind überzeugt, dass moderne Technologien neue Möglichkeiten eröffnen, um die Sicherheit der Kraftfahrzeuge weiter zu verbessern.
Um die Automobilhersteller zu animieren, mehr als die gesetzlich geforderte Sicherheit anzubieten, haben strengere Versuche im Rahmen des Verbraucherschutzes in den letzten Jahren nicht nur in den USA, sondern auch in Europa deutlich an Bedeutung zugenommen. Besonders Initiativen aus England ist es zu verdanken, dass sich heute die Testverfahren nach dem sogenannten Euro NCAP, dem European New Car Assessment Programme, durchgesetzt haben. Diese Entwicklung wurde auch von der Europäischen Kommission unterstützt. Ziel des Euro NCAP ist es, die unabhängige und objektive Bewertung des Sicherheitsniveaus von Fahrzeugen zu einer transparenten und leicht verständlichen Verbraucherberatung zu fördern. Weiterhin sollen objektive Bewertungsverfahren entwickelt werden, um die Fahrzeughersteller zu ermutigen, die Fahrzeuge sicherer zu machen. Im Beitrag wird auf die Struktur des Euro NCAP sowie auf seine Arbeitsweise eingegangen. Vorgestellt werden ferner bisherige Testphasen mit Fahrzeugen deutscher Hersteller oder Tochtergesellschaften sowie deren Bewertung.
Bewertung der Fahrzeug-Fußraumintrusionen beim Offset Frontaltest gegen das Verformungselement
(1998)
In den Tests nach dem neuen Frontaltestverfahren (Entwürfe ECE R.94 sowie Richtlinie 96/79/EG und Ergänzung zu RL 70/156/EWG) entstehen hohe Verformungen der Fußräume der Versuchsfahrzeuge. Die Bewertung der Gefährdung der Insassen durch Intrusion, vorwiegend der Spritzwand begleitet von heftigen Bewegungen der Pedale, soll durch am Dummy zu messende Schutzkriterien erfolgen. Es ist vorgesehen, an den Dummies die Verschiebung des Schienbeins gegen das Knie, die Längskraft im Unterschenkel und den sogenannten Tibia Index zu messen. Um dieses zu ermöglichen, mussten an den vorhandenen Dummy-Unterschenkeln konstruktive Änderungen vorgenommen werden. Über die Herleitung der Schutzkriterien, Fragen bei der Anwendung dieser Kriterien sowie die technischen Einzelheiten und die Zertifizierung der neuen Dummy-Unterschenkel, welche die erforderlichen Messungen erlauben, wird berichtet.
Es wird über ein verbessertes Rückhaltesystem für Rollstuhlfahrer berichtet, die in Behindertentransportwagen befördert werden. Es besteht aus zwei Einzelsystemen, dem Personenrückhaltesystem und dem Rollstuhlrückhaltesystem. Basierend auf Ergebnissen von Aufprallversuchen mit handelsüblichen Rückhaltesystemen konnte ein Adaptersystem entwickelt werden, das der Aufnahme der Gurtbefestigungen für den Dreipunktgurt des Personenrückhaltesystems und der Befestigungen der Gurtzungen für die hinteren Rollstuhlabspannungen dient. Aufgrund eines gemeinsamen Befestigungspunktes wird gewährleistet, dass Rollstuhl- und Personenrückhaltesystem kombiniert wirken. Besonders im Becken- und Schulterbereich wird ein korrekter Gurtverlauf erreicht. Derzeit wird die DIN 75078 (Behindertentransportwagen) Teil 2 von der Bundesanstalt für Straßenwesen mit dem Ziel überarbeitet, das Rückhaltesystem zur Sicherung von Rollstuhlnutzern zu beschreiben.
A methodology to derive precision requirements for automatic emergency braking (AEB) test procedures
(2015)
AEB Systems are becoming important to increase traffic safety. Test procedures in testing for consumer information, manufacturer self-certification and technical regulations are used to ensure a certain minimum performance of these systems. Consequently, test robustness, test efficiency and finally test cost become increasingly important. The key driver for testing effort and test costs is the required repeatable accuracy in a test design - the higher the accuracy, the higher effort and test costs. On the other hand, the performance of active safety systems depends on time discretization in the environment perception and other sub-systems: for instance, typical sensors supply information with a cycle time of 50 - 150 ms. Time discretization results in an inherent spread of system performance, even if the test conditions are perfectly equal. The proposed paper shows a methodology to derive requirements for a test setup (e.g. test repeats, use of driving robots, ...) as function of AEB system generation and rating method (e.g. Euro NCAP points awarded, pass/fail, ...). While the methodology itself is applicable to AEB pedestrian and AEB Car-Car scenarios, due to the lack of sufficient test data for AEB Car-Car, the focus of this paper is on AEB pedestrian scenarios. A simulation model for the performance of AEB Pedestrian systems allows for the systematic variation of the discretization time as well as test condition accuracy. This model is calibrated with test results of 4 production vehicles for AEB Pedestrian, all fully tested by BASt according to current Euro NCAP test protocols. Selected parameters to observe the accuracy of the test setup in case of pedestrian AEB is the calculated impact position of pedestrian on the vehicle front (as if no braking would have occurred), and the test vehicle speed accuracy. These variable was shown in real tests to be repeatable in the range of ± 5 cm and ± 0,25 km/h, respectively, with a fully robotized state of the art test setup. The sensitivity of AEB performance (measured in achieved speed reduction as well as overall rating result according to current Euro NCAP rating methods) towards discretization and the sensitivity of performance towards test accuracy then is compared to identify economic yet robust test concepts. These comparisons show that the available repeatability accuracy of current test setups is more than sufficient for today's AEB system capabilities. Time discretization problems dominate the performance spread especially in test scenarios with a limited pedestrian dummy reveal time (e.g. child behind obstruction, running adult scenarios with low car speeds). This would allow to increase test tolerances to decrease test cost. A methodology which allows to derive the required tolerances in active safety tests might be valuable especially for NCAPs of emerging countries that do not have the necessary equipment (e.g. driving robots, positioning units) available for the full-scale and high tolerance EuroNCAP active safety procedures yet still want to rate active safety systems, thus improving the global safety.
Accidents between right turning trucks and straight riding cyclists often show massive consequences. Accident severity is much higher than in other accidents. The situation is critical especially due to the fact that, in spite of the six mirrors that are mandatory for ensuring a minimum field of sight for the truck drivers, cyclists in some situations cannot be seen or are not seen by the driver. Either the cyclist is overlooked or is in a blind spot area that results from the turning manoeuvre of the truck and its articulation if it is a truck trailer or truck semitrailer combination. At present driver assistance systems are discussed that can support the driver in the turning situation by giving a warning when cyclists are riding parallel to the truck just before or in the turning manoeuvre. Such systems would generally bear a high potential to avoid accidents of right turning trucks and cyclists no matter if they ride on the road or on a parallel bicycle path. However, performance requirements for such turning assist systems or even test procedures do not exist yet. This paper describes the development of a testing method and requirements for turning assist systems for trucks. The starting point of each development of test procedures is an analysis of accident data. A general study of accident figures determines the size of the problem. In-depth accident data is evaluated case by case in order to find out which are representative critical situations. These findings serve to determine characteristic parameters (e.g. boundary conditions, trajectories of truck and cyclist, speeds during the critical situation, impact points). Based on these parameters and technical feasibility by current sensor and actuator technology, representative test scenarios and pass/fail-criteria are defined. The outcome of the study is an overview of the accident situation between right turning trucks and straight driving cyclists in Germany as well as a corresponding test procedure for driver assistance systems that at this first stage will be informing or warning the driver. This test procedure is meant to be the basis for an international discussion on introducing turning assist systems in vehicle regulations.
In the paper it is investigated to what extend one can extrapolate the detailed accident database GIDAS (German In-Depth Accident Study), with survey area Hanover and Dresden region, to accident behavior in other regions and countries within Europe and how such an extrapolation can be implemented and evaluated. Moreover, it is explored what extent of accident data for the target country is necessary for such an extrapolation and what can be done in situations with sparse and low accident information in a target region. It will be shown that a direct transfer of GIDAS injury outcomes to other regions does not lead to satisfactory results. But based on GIDAS and using statistical decision tree methods, an extrapolation methodology will be presented which allows for an adequate prediction of the distribution of injury severity in severe traffic accidents for European countries. The method consists essentially of a separation of accidents into well-described subgroups of accidents within which the accident severity distribution does not vary much over different regions. In contrast the distribution over the various subgroups of accidents typically is rather different between GIDAS and the target. For the separation into the subgroups meaningful accident parameters (like accident type, traffic environment, type of road etc.) have been selected. The developed methodology is applied to GIDAS data for the years 1999-2012 and is evaluated with police accident data for Sweden (2002 to 2012) and the United Kingdom (2004 to 2010). It is obtained that the extrapolation proposal has good to very good predictive power in the category of severe traffic accidents. Moreover, it is shown that iterative proportional fitting enables the developed extrapolation method to lead to a satisfactory extrapolation of accident outcomes even to target regions with sparse accident information. As an important potential application of the developed methodology the a priori extrapolation of effects of (future) safety systems, the operation of which can only be well assessed on the basis of very detailed GIDAS accident data, is presented. Based on the evaluation of the presented extrapolation method it will be shown that GIDAS very well represents severe accidents, i.e. accidents with at least one severely or fatally injured person involved, for other countries in Europe. The developed extrapolation method reaches its limits in cases for which only very little accident information is available for the target region.
Euro NCAP will start to test pedestrian Automatic Emergency Braking Systems (AEB) from 2016 on. Test procedures for these tests had been developed by and discussed between the AsPeCSS project and other initiatives (e.g. the AEB group with Thatcham Research from the UK). This paper gives an overview on the development process from the AsPeCSS side, summarizes the current test and assessment procedures as of March 2015 and shows test and assessment results of five cars that had been tested by BASt for AsPeCSS and the respective manufacturer. The test and assessment methodology seems appropriate to rate the performance of different vehicles. The best test result - still one year ahead of the test implementation - is around 80%, while the worst rating result is around 10%. Other vehicles are between these boundaries.
Autonomous Emergency Braking (AEB) systems for pedestrians have been predicted to offer substantial benefit. On this basis, consumer rating programmes, e.g. Euro NCAP, are developing rating schemes to encourage fitment of these systems. One of the questions that needs to be answered to do this fully, is to determine how the assessment of the speed reduction offered by the AEB is integrated with the current assessment of the passive safety for mitigation of pedestrian injury. Ideally, this should be done on a benefit related basis. The objective of this research was to develop a benefit based methodology for assessment of integrated pedestrian protection systems with pre-crash braking and passive safety components. A methodology has been developed which calculates the cost of pedestrian injury expected, assuming all pedestrians in the target population (i.e. pedestrians impacted by the front of a passenger car) are impacted by the car being assessed, taking into account the impact speed reduction offered by the car’s AEB (if fitted) and the passive safety protection offered by the car’s frontal structure. For rating purposes, this cost can be normalised by comparing it to the cost calculated for selected cars. The methodology uses the speed reductions measured in AEB tests to determine the speed at which each casualty in the target population will be impacted. The injury to each casualty is then calculated using the results from standard Euro NCAP pedestrian impactor tests and injury risk curves. This injury is converted into cost using ‘Harm’ type costs for the body regions tested. These costs are weighted and summed. Weighting factors were determined using accident data from Germany and GB and the results of a benefit analysis performed by the EU FP7 AsPeCSS project. This resulted in German and GB versions of the methodology. The methodology was used to assess cars with good, average and poor Euro NCAP pedestrian ratings, with and without a current AEB system fitted. It was found that the decrease in casualty injury cost achieved by fitting an AEB system was approximately equivalent to that achieved by increasing the passive safety rating from poor to average. Also, it was found that the assessment was influenced strongly by the level of head protection offered in the scuttle and windscreen area because this is where head impact occurs for a large proportion of casualties. The major limitation within the methodology is the assumption used implicitly during weighting. This is that the cost of casualty injuries to body areas, such as the thorax, not assessed by the headform and legform impactors, and other casualty injuries such as those caused by ground impact, are related linearly to the cost of casualty injuries assessed by the impactors. A methodology for assessment of integrated pedestrian protection systems was developed. This methodology is of interest to consumer rating programmes which wish to include assessment of these systems. It also raises the interesting issue if the head impact test area should be weighted to reflect better real-world benefit.
The EVERSAFE project addressed many safety issues for electric vehicles including the crash and post-crash safety. The project reviewed the market shares of full electric and hybrid vehicles, latest road traffic accident data involving severely damaged electric vehicles in Europe, and identified critical scenarios that may be particular for electric vehicles. Also, recent results from international research on the safety of electric vehicles were included in this paper such as results from performed experimental abuse cell and vehicle crash tests (incl. non-standardized tests with the Mitsubishi i-MiEV and the BMW i3), from discussions in the UN IG REESS and the GTR EVS as well as guidelines (handling procedures) for fire brigades from Germany, Sweden and the United States of America. Potential hazards that might arise from damaged electric vehicles after severe traffic accidents are an emerging issue for modern vehicles and were summarized from the perspective of different national approaches and discussed from the practical view of fire fighters. Recent rescue guidelines were reviewed and used as the basis for a newly developed rescue procedure. The paper gives recommendations in particular towards fire fighters, but also to vehicle manufacturers and first-aiders.
Since the beginning of the testing activities related to passive pedestrian safety, the width of the test area being assessed regarding its protection level for the lower extremities of vulnerable road users has been determined by geometrical measurements at the outer contour of the vehicle. During the past years, the trend of a decreased width of the lower extremity test and assessment area realized by special features of the outer vehicle frontend design could be observed. This study discusses different possibilities for counteracting this development and thus finding a robust definition for this area including all structures with high injury risk for the lower extremities of vulnerable road users in the event of a collision with a motor vehicle. While Euro NCAP is addressing the described problem by defining a test area under consideration of the stiff structures underneath the bumper fascia, a detailed study was carried out on behalf of the European Commission, aiming at a robust, worldwide harmonized definition of the bumper test area for legislation, taking into account the specific requirements of different certification procedures of the contracting parties of the UN/ECE agreements from 1958 and 1998. This paper details the work undertaken by BASt, also serving as a contribution to the TF-BTA of the UN/ECE GRSP, towards a harmonized test area in order to better protect the lower extremities of vulnerable road users. The German In-Depth Accident Database GIDAS is studied with respect to the potential benefit of a revised test area. Several practical options are discussed and applied to actual vehicles, investigating the differences and possible effects. Tests are carried out and the results studied in detail. Finally, a proposal for a feasible definition is given and a suggestion is made for solving possible open issues at angled surfaces due to rotation of the impactor. The study shows that, in principle, there is a need for the entire vehicle width being assessed with regard to the protection potential for lower extremities of vulnerable road users. It gives evidence on the necessity for a robust definition of the lower extremity test area including stiff and thus injurious structures at the vehicle frontend, especially underneath the bumper fascia. The legal definition of the lower extremity test area will shortly be almost harmonized with the robust Euro NCAP requirements, as already endorsed by GRSP, taking into account injurious structures and thus contributing to the enhanced protection of vulnerable road users. After finalization of the development of a torso mass for the flexible pedestrian legform impactor (FlexPLI) it is recommended to consider again the additional benefit of assessing the entire vehicle width.
During the past five years, a Euro NCAP technical working group on pedestrian safety has been working on improving test and assessment procedures for enhanced passive pedestrian safety. After harmonizing the tools and procedures as much as possible with legislation, the work was mainly focused on the development of grid procedures for the pedestrian body regions head, upper leg with pelvis and lower leg with knee. Furthermore, the test parameters for the head and the upper leg were revised, a new lower legform impactor was introduced and the injury thresholds were adjusted or, where necessary, the injury criteria were changed. Finally, the assessment limits and colour scheme were refined, widening the range and adding two more colours in order to provide a more detailed description of the pedestrian safety performance. By abstaining from an assessment based on a worst point selection philosophy, the improved test point determination procedures that were introduced during the years 2013 and 2014 give a more homogeneous, high resolution picture of the pedestrian safety performance of the vehicle frontends. By using a uniform grid for each test zone approximately 200 test points, evenly distributed within each area, can now be assessed per vehicle. The introduction of the flexible pedestrian legform impactor in 2014 enables a more realistic injury prediction of the knee and the tibia using a biofidelic test tool. With the new upper legform test that has been launched in 2015 the assessment in that area is now focusing on the injured body region instead of the injury causing vehicle part and thus is aligned with the approach in the remaining body regions head and lower leg. At the same time, a monitoring test with the headform impactor against the bonnet leading edge is closing the possible gap between the test areas to identify injury causing vehicle parts that moved out of focus due to the introduction of the new upper legform test. The paper describes the new test and assessment procedures with their underlying philosophy and gives an outlook in terms of open issues, specifying the needs for further improvement in the future. In parallel to the work of the pedestrian subgroup, a Euro NCAP working group on heavy vehicles introduced a set of protocol changes in 2011 that were related to the assessment of M1 vehicles derived from commercial vehicles, with a gross vehicle weight between 2.5 and 3.5 tons and 8 or 9 seats. The paper also investigates the applicability of the new pedestrian test and assessment procedures to heavy vehicles.
Upcoming test procedures and regulations consider the use of Q-dummies. Especially Q6 and Q10 will be introduced to assess the safety of child occupants in vehicle rear seats. Therefore detailed knowledge of these dummies is important to improve safety. As recent studies have shown, chest deflection measurements of both dummies are influenced by parameters like belt geometry. This could lead to a non optimized design of child restraint systems (CRS) and belt systems. The objective of this study is to obtain a more detailed understanding of the sensitivity of chest measurements to restraint parameters and to investigate the possibilities of chest acceleration as an alternative for the assessment of chest injury risks. A study of frontal impact sled tests was performed with Q6 and Q10 in a generic rear seat environment on a bench. Belt parameters like modified belt attachment locations were varied. For the Q6 dummy, different positioning settings of the CRS (booster with backrest) and of the dummy itself were investigated. The Q10 dummy was seated on a booster cushion. Here the position of the upper belt anchorage point was varied. To simulate the influence of vehicle rotation in the ODB crash configuration, the bench was pre-rotated on the sled in additional tests with the Q10. This configuration was tested with and without pretensioner and load limiter. Chest deflection in Q6 showed a high sensitivity to changes in positioning of the CRS and the dummy itself. A more slouched position of the CRS or dummy resulted in a reduction of measured chest deflection, whereas chest acceleration increased for a more slouched position of the CRS. Chest deflection in Q10 is sensitive to belt geometry as already shown in other studies. In a more outboard position of the shoulder belt anchorage the measured chest deflection is higher. Chest acceleration shows the opposite tendency, which is highest for the rearmost location of the upper belt anchorage. On a pre-rotated bench the highest chest deflection within this test series was observed without load limiter/pretensioner and an outboard belt position. By optimizing the belt location and the use of pretensioner/load limier the chest deflection was significantly reduced. For the Q6 a criterion based on chest acceleration as well as deflection measured at two locations might be the most reliable approach, which requires further research with an additional upper deflection sensor. In the Q10 the measured chest deflection does not always correctly reflect the severity of chest loading. The deflection is depending on initial belt position and restraint parameters as well as test conditions, which result in different directions of belt migration. A3ms chest acceleration might be a better indicator for severity of chest loading independent of different conditions like belt geometries. However, in some cases the benefit of an optimized restraint system could only be shown by deflection. These findings suggest that further research is needed to identify a chest injury assessment method, which could be based on deflection as well as acceleration or other parameters related to belt to occupant interaction.