Entwicklung eines Werkzeugs zur Effizienzbewertung aktiver Sicherheitssysteme

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1 rateeffect Entwicklung eines Werkzeugs zur Effizienzbewertung aktiver Sicherheitssysteme Andreas Jungbluth, Dr. Anja Kohsiek, Jörn Marten Wille, Dr. Michael Zatloukal Volkswagen, Fahrerassistenz und integrierte Sicherheit

2 rateeffect - Entwicklung eines Werkzeugs zur Effizienzbewertung aktiver Sicherheitssysteme 1 Ausgangslage und Motivation 2 Vorgehensweise 3 Softwaretechnische Umsetzung und Datenbasis 4 Anwendungsbeispiel Seite 2

3 rateeffect - Entwicklung eines Werkzeugs zur Effizienzbewertung aktiver Sicherheitssysteme 1 Ausgangslage und Motivation 2 Vorgehensweise 3 Softwaretechnische Umsetzung und Datenbasis 4 Anwendungsbeispiel Seite 3

4 Ausgangslage und Motivation A B Welche Systeme zur Fahrerassistenz und integralen Sicherheit (FAS&IS) sollten aus Sicht des Unfallgeschehens entwickelt werden? Wie hoch ist der Nutzen eines System zur aktiven Sicherheit im realen Unfallgeschehen? Wie hoch ist die Reduktion an verletzten oder getöteten Verkehrsteilnehmern eines FAS&IS-Systems in der realen Welt? Seite 4

5 rateeffect - Entwicklung eines Werkzeugs zur Effizienzbewertung aktiver Sicherheitssysteme 1 Ausgangslage und Motivation 2 Vorgehensweise 3 Softwaretechnische Umsetzung 4 Anwendungsbeispiel Seite 5

6 Zweistufiger Ansatz für den Nachweis der Effektivität Datengrundlage: reale Unfälle GIDAS Datenbank als Grundlage für den deutschen Markt 1. Wirkfeldbestimmung Bestimmung der potenziell adressierbaren Unfälle eines bestimmten Systems innerhalb von GIDAS 2. Nachweis des Nutzens Bestimmung des tatsächlichen Nutzens des Systems innerhalb des Wirkfeldes Feldeffektivitätsanalyse GIDAS Unfalldatenbank GIDAS Wirkfeld Wirkfeld Nutzen Seite 6

7 Nutzen Wirkfeld Zweistufiger Ansatz für den Nachweis der Effektivität Sollte bereits ein System im Fahrzeug vorhanden sein, können die Wirkfelder überlappen Der zusätzliche Effekt hängt von den bereits tatsächlich vorliegenden Systemen ab Das gesamte Wirkfeld besteht nicht zwangsläufig aus der Summe der Wirksamkeiten der Einzelsysteme Ergebnis: Potenziell adressierbare Unfälle + = Computerbasierte Nachsimulation realer Unfälle auf Basis der professionellen Unfall Rekonstruktionssoftware PC-Crash Abbildung der Systeme mittels Sensor-, Aktoren-, Fahrerreaktionsmodell und Auslösealgorithmus Wirkfeld Ergebnis: Verändertes Unfallgeschehen bei Berücksichtigung des Systems (Nutzen) Nutzen Seite 7

8 rateeffect - Entwicklung eines Werkzeugs zur Effizienzbewertung aktiver Sicherheitssysteme 1 Ausgangslage und Motivation 2 Vorgehensweise 3 Softwaretechnische Umsetzung und Datenbasis 4 Anwendungsbeispiel Seite 8

9 Die Effektivitätsanalyse basiert auf der In-the-Loop-Methodik Systemeigenschaften Entspricht dem Verhalten realer Komponenten im Fahrzeug Klassischer Simulatoransatz Basiert auf PC-Crash (Fahrdynamik und Szenerie) Ermöglicht Abbildung beliebiger Systeme (auch kontinuierlich regelnde) Einbindung beliebiger Algorithmen u. komplexer Fahrermodelle möglich Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Algorithmus 1 Algorithmus 2 Aktuator 1 Aktuator 2 PC-Crash Systemabbildung Warner 1 Fahrermodell 1 FAS&IS-System Fahrerinteraktion Die Datenbank wird an das zukünftige Unfallgeschehen angepasst Seite 9

10 Verletzungsrisiko für MAIS -2+ in % Fallanzahl n Bewertungsgrundlage ist eine Verletzungsrisikofunktion zur Bestimmung der Verletzungswahrscheinlichkeit 100% Beispiel: (MAIS 2+)-Verletzungen von Fußgängern bei Unfall mit PKW % Konfidenz 80% 200 tat. rel. H 70% MAIS2+ 60% 50% Tats. Rel. Häufigkeit 150 Anzahl Fä 40% Anzahl Fälle % Risiko für Mais 2+ 20% 95%-Konfidenzintervall 50 10% 0% Annäherungsgeschwindigkeit Annäherungsgeschwindigkeit des in PKW km/h in km/h Seite 10 0

11 Anpassung der Datengrundlage an das aktuelle Sicherheitsniveau MAIS2+ nach 'efz'(auf Unfälle Bundessstatistik MAIS2+ hochgerechnet) Ursprungsszenario geschätztes Ursprungsszenario Referenzszenario Prognoseszenario Unfälle in GIDAS 1995 bis heute: Rohdaten. auf Basis der Verletzungsrisikofunktionen....auf Stand der Technik..und mit dem FAS 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Radfahrer, Moped Motorrad Pkw MPV, Kleinbu, 4x4 LKW bis 7,5t LKW über 7,5t Straßenbahn, Zug Fußgänger anderes Fahrzeug unbekannt leer Effekt durch durch Assistenzsystem Verbesserung durch 100 % ESP- und BAS-Durchdringung sowie steife Fahrgastzelle in der Flotte

12 Drei verschiedene Datenbasen können verwendet werden Eigene Datenbank Selbstgenerierte Datenbank mit insgesamt mehr als 70 Variablen Ca Datensätze verfügbar precrash Matrizen VUFO Standardisiert innerhalb des GIDAS-Konsortiums Erstellt durch VUFO GmbH Zurzeit 2D Darstellung, 3D in Planung Einzelfälle Beliebige Unfallszenarien Nachgestellte Szenarien Einzelfälle, die von Interesse sind Quelle: VUFO GmbH Seite 12

13 Hochrechnung von VW-GIDAS auf Gesamtdeutschland Folgende Parameter werden verwendet: Verletzungsschwere Ortslage Statistisches Bundesamt Deutschland (2009: Verletzte/Getötete) Art der Verkehrsteilnahme DD/H Neue/alte Bundesländer VW-GIDAS * Personen innerorts BAB 6,4 getötete PKW-Ins. schwerverletzte PKW-Ins. außerorts getötete Fußgänger schwerverletzte Fußgänger leichtverletzte Fußgänger 4,7 10,6 27,0 * VW-GIDAS, Stand 06/2010 Seite 13

14 Effektivitätsbewertung mittels rateeffect rateeffect BENEFITS GIDAS Aktuelles Sicherheitsniveau Wirkfeld (Fallauswahl) Simulation PC-Crash PC-Crash Sensoren Algorithmen Verletzungsrisikofunktion Aktuatoren 100% % Konfidenzband 80% 200 tat. rel. Häufigkeit 70% 60% 50% 40% 30% MAIS2+ Anzahl Fälle Verändertes v, neue Kollisionswinkel, etc. Auswertung, Nutzenanalyse MAIS2+ nach 'efz'(auf Bundessstatistik hochgerechnet) 20% 10% 50 Ursprungsszenario Radfahrer, Moped Motorrad 0% geschätztes Ursprungsszenario Pkw MPV, Kleinbu, 4x4 LKW bis 7,5t Annäherungsgeschwindigkeit in km/h Referenzszenario LKW über 7,5t Straßenbahn, Zug Fußgänger Prognoseszenario anderes Fahrzeug unbekannt 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% leer Seite 14

15 rateeffect - Entwicklung eines Werkzeugs zur Effizienzbewertung aktiver Sicherheitssysteme 1 Ausgangslage und Motivation 2 Vorgehensweise 3 Softwaretechnische Umsetzung und Datenbasis 4 Anwendungsbeispiel Seite 15

16 rateeffect-bewertungen eines in verschiedenen Modellierungstiefen dargestellten FAS/IS-Systems möglich 1 2 n Wirkfeldbestimmung Vereinfachtes System Reales System Adressierbare Unfälle eines Systemkonzeptes Best-Case- Bewertung rateeffect- Bewertung mit vereinfacht modelliertem System Maximal erzielbare Wirkung eines modellierten Systems rateeffect- Bewertung mit real angenährtem System Real angenäherte erzielbare Wirkung eines Systems Wirkfeld Auswertung MAIS2+ nach 'efz'(auf Bundessstatistik hochgerechnet) Auswertung MAIS2+ nach 'efz'(auf Bundessstatistik hochgerechnet) Radfahrer, Moped Ursprungsszenario Motorrad Pkw geschätztes Ursprungsszenario MPV, Kleinbu, 4x4 LKW bis 7,5t LKW über 7,5t Referenzszenario Straßenbahn, Zug Fußgänger Prognoseszenario anderes Fahrzeug unbekannt leer 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Radfahrer, Moped Ursprungsszenario Motorrad Pkw geschätztes Ursprungsszenario MPV, Kleinbu, 4x4 LKW bis 7,5t LKW über 7,5t Referenzszenario Straßenbahn, Zug Fußgänger Prognoseszenario anderes Fahrzeug unbekannt leer 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Seite 16

17 Verzögerung a rateeffect-bewertung eines fiktiven Notbremssystems Systembeschreibung: PreCrash System mit abstandsmessender Sensorik zur Vermeidung von Auffahrunfällen Eigenfahrzeuggeschwindigkeit: 0 200km/h Sensorbeschreibung: Reichweite 80m Reaktion auf: Keine Reaktion auf: Systemreaktion: Dreistufige Bremsung bis zur Vollbremsung Öffnungswinkell: 45 Zeit t Seite 17

18 rateeffect-bewertung eines fiktiven Notbremssystems Seite 18

19 Effizienznachweis durch Reduktion der Wahrscheinlichkeit von Mais-2+ Verletzungen % % % 100 % 100 % 100 % PKW LKW Bewertungsergebnis: Referenzszenario Gesamteffektivität aller adressierten Unfälle: X % Gesamteffektivität aller Unfälle: Y % Prognoseszenario Seite 19

20 Zusammenfassung Beantwortung der Frage Wie hoch ist die Reduktion an verletzten oder getöteten Verkehrsteilnehmern eines FAS&IS-Systems in der realen Welt? mit dem Simulationstool rateeffect Basiert auf der computerbasierten Nachsimulation von realen Unfällen Als Datenbasis dienen reale Unfälle der GIDAS-Datenbank oder Einzelszenarien Ergebnis: Reduktion der Wahrscheinlichkeit einer MAIS-2+-Verletzung Seite 20