Auswirkungen der Fahrdynamikregelung auf die Sicherheit von Transportern unter besonderer Berücksichtigung des Beladungszustandes

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Etta Adler
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1 Auswirkungen der Fahrdynamikregelung auf die Sicherheit von Transportern unter besonderer Berücksichtigung des Beladungszustandes Winfried Tomaske Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

2 Inhalt Motivation/ Unfallanalyse Unfallstatistik N1 Fahrzeuge, Einfluss ESP (Electronic Stability Program) Fahrzeugdaten Reifeneigenschaften, Dämpferkennwerte, Achjskinematik, Kippsicherung / Beladungseinheit Konstruktion/Berechnung Fahrmanöver Einfluss von ESP; Validierung Fahrsimulatorversuche Einfluss von ESP Zusammenfassung Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

3 LKW Unfälle Datenquelle: Knorr-Bremse Group Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

Institut für Fahrzeugtechnik und Antriebssystemtechnik Straßenverkehrsunfälle im Jahr 2011, bei denen der Fahrer eines Güterkraftfahrzeugesder

4 Institut für Fahrzeugtechnik und Antriebssystemtechnik Straßenverkehrsunfälle im Jahr 2011, bei denen der Fahrer eines Güterkraftfahrzeugesder Klasse N1 (zgm 3,5 t) Hauptverursacher war Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

5 Einfluss von ESP auf die Fahrsicherheit Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

6 LKW-Unfälle mit Personenschaden Beteiligte bis 3,5 t 3,5 t - 7,5 t 7,5 t - 12,0 t über 12,0 t ohne Angabe Liefer- und Lastkraftwagen mit Normalaufbau Sattelschlepper Zugmaschinen übrige Güterkraftfahrzeuge Datenquelle: statistisches Bundesamt Fahrzeugart Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober 2013

7 Unfallverursacher Datenquelle: Berg F.,A. et al: Sicherheit von Transportern DEKRA/VDI Symposium 2004 Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

8 Bestandszahlen Ab 2008 ohne vorübergehende Stilllegungen Lkw mit Normalaufbau Wiedervereinigung: bis 3,5 t 3. Oktober 1990 alte u. neue Länder der BRD über 3,5 bis 7,5 t über 7,5 t +141 % Jahr Datenquellen: KBA & StBA Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober 2013

Trägheitsmoment des Fahrzeugs um y-achse(i yy ) Trägheitsmoment des Fahrzeugs um z-achse (I zz ) 1300 kgm 2 7300 kgm 2 6800 kgm 2

9 Fahrzeugdaten Merzedes Benz Sprinter 215 CDI Leistung 110 kw Daten Werte Maße Laderaummaße LxBxH 3265x1780x1650 mm Radstand 3665 mm Spurweite vorne/hinten 1710/1716 mm Schwerpunktlage 1475 mm Schwerpunkthöhe 840 mm Trägheitsmoment des Fahrzeugs um x-achse (I xx ) Trägheitsmoment des Fahrzeugs um y-achse(i yy ) Trägheitsmoment des Fahrzeugs um z-achse (I zz ) 1300 kgm kgm kgm 2 Gesamtgewicht 2342 kg Nutzlast kg Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

Fahrzeugdaten Front axle Kraft[N] 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500

characteristics Moment[Nm/ ] Vorderachse Wanksteifigkeit 1200 1000

8 1 Wankwinkel[ ] Roll characteristics Rear axle Damping

10 Fahrzeugdaten Front axle Kraft[N] Einfederung[mm] Spring characteristics Moment[Nm/ ] Vorderachse Wanksteifigkeit Wankwinkel[ ] Roll characteristics Rear axle Damping characteristics Axle kinematics Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

11 Reifendaten Seitenkraft Dynamischer Reifenprüfstand Rüvkstellmoment Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

12 Konzeptstudie Überschlagschutz Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

13 Konstruktion und Berechnung Überschlagschutz und Beladungseinheit Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

14 Testfahrzeug Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

15 Beladungsvarianten B1 B4 B5 B2 B3 B6 unsymetrische Lastverteilung Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

16 Testfahrzeug Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

17 Messsysteme Cockpit GPS Sensor Schwimmwinkelsensor Bremskraftsensor Messlenkrad GPS Plattform ADMA Bremsdrucksensor Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

18 Fahrmanöver doppelter Fahrspurwechsel DIN ISO Doppelter Fahrspurwechsel DIN ISO Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

19 Validierung, stationäre Kreisfahrt Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

20 Validierung, instationäre Fahrmanöver Validerung ISO ; B1 mit ESP Validierung ISO ; B1 ohne ESP Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

21 Einfluss von ESP auf das Fahrverhalten Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

22 Double Lane Change Manouvre Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

23 Double Lane Change Manouvre Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

24 Einfluss des Beladungszustandes auf ESP Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

25 Querkaft i. Abh. vom Schräglaufwnkel bei 3 bar Reifenkennwerte: Continental Sommer 4 Querkraft[kN] kn 4 kn 6 kn 9 kn 10 kn Schräglaufwinkel[ ] Querkraft i. Abh. Schräglaufwinkel 10 8 Reifenkennwerte: Goodyear all season 6 4 Fy[kN] kn 4 kn 6 kn 9 kn 10 kn S-Lauf[ ] Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

26 Lenkradwinkelgradient bei B1 Lenkradwinkel in Grad stationäre Kreisfahrt (ISO 4138) mit und ohne ESP Querbeschleunigung in m/s2 Lenkradwinkelgradient ohne ESP Lenkradwinkelgradient mit ESP Lenkradwinkelgradient 350 Lenkradwinkel in Grad swtationäre Kreisfahrt (ISO 4138) ohne ESP Einfluss Reifen Querbeschleunigung in g's Goodyear Ganzjahresreifen Conti Sommerreifen Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

27 Lenkradwinkel bei B1 ohne ESP Lenkradwinkel in Grad doppelter Fahhrspurwechsel maximale Querbeschleunigung 6 m/s² -250 Zeit in s Querbeschleunigung bei B1 ohne ESP Querbeschleunigung in m/s Zeit in s Messung B1 Simulation B1 Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

28 sinusförmige Lenkwinkeleingabe max. Querbeschleunigungt 5,5 m/s² Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

29 Doppelter Fahrspurwechselmax. Querbeschleunigung 7,5 m/s² Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

30 doppelter Fahrspurwechsel mit Bremsmanöver max. Verzögerung 10 m/s² Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

31 maximale Querbeschleunigungswerte stationäre Kreisfahrt mit ESP ohne ESP maximale Querbeschleunigung 5,5 m/s² 7 m/s² doppelter Fahrspurwechsel mit ESP ohne ESP 4 m/s² 7,5 m/s² maximale Verzögerung 10 m/s² Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

32 Fahrsimulatorversuche Dynamischer Fahrsimulator; 8 Freiheitsgrade Ausweichmanöver mit Wildschweinen Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

33 Trajectorie Ausw2eichmanöver Nur ca. 20 % der Fahrer konnten ohne ESP dem Hindernis ausweichen; vorgegebene Fahrgeschwindigkeit 100 km/h Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

Doppelter Fahrspurwechsel mit unterschiedlichen Bremssystemen Lenkradwinkel in Grad 150 100 50 0-50 lastabhängiges ESP normales ESP ohne ESP -100-150 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Zeit in s 10 Querbeschleunigung

34 Doppelter Fahrspurwechsel mit unterschiedlichen Bremssystemen Lenkradwinkel in Grad lastabhängiges ESP normales ESP ohne ESP Zeit in s 10 Querbeschleunigung in m/s lastabhängiges ESP normales ESP ohne ESP Zeit in s 10 5 lastabhängiges ESP normales ESP ohne ESP Fahrsimulatorversuche Schwimmwinkel in Grad Zeit in s Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

35 Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

36 Zusammenfassung - Unfallanalyse verdeutlicht die Bedeutung von ESP - N1 Fsahrzeuge sind häufig in Unfälle involviert - ein Versuchsfahrzeug mit lastabhängigem ESP wurde mit Kippsicherung und einer Beladungseinrichtung ausgestattet - Fahrzeugdaten wurden ermittelt - ein echtzeitfähiges Fahrzeugmodell wurde in CarSim erstellt - Validierungstests wurden unter stationären und instationären Fahrbedingungen durchgeführt - Ausweichmanöver wurden am dynamischen Simulator durchgeführt - Die Bedeutung des lastabhängigen ESP zeigten Simulatorversuche mit durchschnittlicher Fahrerpopulation Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

37 Vielen Dank Winfried Tomaske DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen, Oktober

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