Betreute Diplomarbeiten

Hädrich, Christian:
Messung der Schräglage von Motorrädern bei Kurvendurchfahrt (PDF)
RWTH Aachen University, 2012


Deutsch

Unfallsachverständige benutzen bei der Bestimmung der Schräglage eines Motorradfahrers bei der Kurvendurchfahrt Empfehlungen aus der Literatur. Die derzeit zitierten Erfahrungswerte für den Schräglagenwinkel stammen aus dem Jahr 1981 und wurden von Danner und Halm veröffentlicht. In der Veröffentlichung findet sich jedoch kein Hinweis darauf, wie diese Werte entstanden sind. Ziel dieser Diplomarbeit ist es, auf Basis einer neuen Datengrundlage eine aktuelle Empfehlung für die Schräglage moderner Motorräder ausgeben zu können.

Der Schräglagenwinkel von Motorrädern bei der Kurvendurchfahrt wird mittels GPS-Loggern aufgenommen. Alle Probanden durchfahren eine zuvor untersuchte Normtrecke von ca. 20 km Länge. Eine auf jedem Motorrad installierte Kamera stellt sicher, dass der Verkehr auf der Strecke während des Tests aufgenommen wird und bei der Auswertung der Daten berücksichtigt werden kann. Aus den aufgenommenen GPS-Daten – Geschwindigkeit, Polarkoordinaten und Zeit – wird der Schräglagenwinkel in jeder Kurve mithilfe mathematischer Modelle berechnet. Diese enthalten maschinenspezifische Daten wie zum Beispiel die jeweilige Bereifung.

Um die maschinenspezifischen Daten berechnen zu können, werden alle Motorräder vor Fahrtantritt samt Fahrer gewogen und so die genaue Schwerpunktlage des Gesamtsystems Motorrad + Fahrer bestimmt. Die Auswertung der aufgenommenen Daten erfolgt mit dem Signalverarbeitungsprogramm DADiSP.

Entlang der Normstrecke werden insgesamt 39 Kurven ausgewertet, deren Radien zuvor im Luftbild bestimmt wurden. Die Radien werden in die folgenden sechs Gruppen eingeteilt: 10 – 35 m, 35 – 55 m, 55 – 80 m, 80 – 125 m, 125 – 200 m und 200 – 300 m.

Die Schräglagenwinkel im Scheitelpunkt der Kurve werden anschließend in die genannten Kurvenkategorien unterteilt – in einem ersten Schritt ohne weitere Merkmalsunterscheidungen und in einem zweiten Schritt in Abhängigkeit verschiedener Fahrermerkmale. Die untersuchten Fahrermerkmale beinhalten die persönliche Risikobereitschaft und die Fahrerfahrung.

Die Ergebnisse zeigen, dass die 1981 veröffentlichen Schräglagen nicht das Fahrverhalten moderner Motorräder widerspiegeln. Des Weiteren ist eine Differenzierung der zu erwartenden Schräglage in Abhängigkeit vom Kurvenradius zwingend erforderlich.

Einleitung


Das Motorrad gehört zu den riskantesten Fahrzeugen, die am Straßenverkehr teilnehmen. Besonders hoch ist die Eigengefährdung der Motorradaufsassen. Die Fremdgefährdung ist im Vergleich zu anderen Fahrzeugklassen eher gering. Aktuelle Unfallstatistiken belegen, dass die Wahrscheinlichkeit, bei einem Motorradunfall ums Leben zu kommen, viermal so hoch ist wie bei einem Autounfall. Die Folge solch schwerer Unfälle sind Gerichtsverfahren, bei denen es oft um hohe Streitwerte für Hinterbliebenenrenten oder Invalidenrenten bzw. -entschädigungen geht. In solchen Fällen wird ein Sachverständiger für die Rekonstruktion des Unfalls und zur Klärung offener Fragen vom Gericht hinzugezogen.

Bei Motorradunfällen auf Landstraßen, die sich im Anschluss an eine Kurve ereignen, stellt sich für den Sachverständigen in der Unfallrekonstruktion regelmäßig die Frage nach der maximalen Geschwindigkeit, mit der die Kurve auf einem Motorrad durchfahren werden konnte. Diese ist zum einen von technischen Faktoren wie etwa der Reifenhaftung und der Fahrwerksauslegung abhängig. Zum anderen spielen jedoch Fahrkönnen und psychologische Faktoren, beispielsweise die vom Fahrer maximal akzeptierte Schräglage, eine wichtige Rolle. Letzteres wird maßgeblich durch die Fahrerfahrung beeinflusst.

Aus den Spuren am Unfallort, zu denen die Endlage der Fahrzeuge, Kratzspuren im Asphalt, das Splitterfeld der Fahrzeuge und die Wurfweite des Motorradfahrers gehören, lässt sich die Geschwindigkeit der Kurvendurchfahrt und damit Schräglage des Fahrers nicht rekonstruieren. Der Sachverständige greift deshalb auf Empfehlungen aus der Literatur zurück. Die Richtwerte zu den abhängig von der Fahrerfahrung akzeptierten Schräglagen stammen aus dem Jahr 1981, wobei die Datengrundlage nicht dokumentiert ist.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen deshalb nachvollziehbare Messungen auf aktuellen Motorrädern im freien Straßenverkehr durchgeführt werden. Zu Beginn wird die Relevanz des Unfalltypus kurz erläutert. Anschließend werden Befunde aus der Literatur sowie die theoretischen Hintergründe zu den Themen Kurvenfahrt und GPS geliefert, da die Messungen mittels GPS-Loggern erfolgen. Die Auswertung der Querbeschleunigung und der Schräglage wird in Abhängigkeit der Fahrermerkmale, der eingesetzten Motorräder, der Fahrgeschwindigkeit und dem Streckenverlauf untersucht. Weiterhin werden durch das Befahren eines festgelegten Kurses charakteristische Streckeneinflüsse, wie beispielsweise die Fahrbahnquerneigung, ausgeschlossen. Am Ende der Arbeit erfolgt die Versuchsauswertung sowie eine Bewertung der Ergebnisse, bevor die Arbeit zusammengefasst wird.

An dieser Stelle möchte ich mich recht herzlich bei der Firma ALLPAX und vor allem ihrem Geschäftsführer Herrn Klaus Pals für die spontane und großzügige Unterstützung bedanken. Auf der Suche nach einer adäquaten Waage hat sich Herr Pals ohne Zögern dazu bereit erklärt, mir die in Kapitel 5.3 zum Einsatz kommende Waage für meine Diplomarbeit kostenlos zur Verfügung zu stellen.

English

Reconstructionists use recommendations from the literature to narrow the lean angle of a motorcycle driving through a curve. The standard values proposed for the lean angle stem from 1981 and were proposed by Danner and Halm. Their book provides no hint on what these recommendations are based on. Furthermore, the design of motorcycles and tyres has changed a lot since then. Christian Hädrich’s diploma thesis targeted on up-to-date recommendations for the motorcycle lean angle when driving through a curve.

The lean angles of motorcycles driving through a sequence of curves were measured by GPS loggers. All participants had to ride on a standardised pre-set route, about 20 km long. A camera installed on every motorcycle recorded the entire ride, such that the traffic on the road is documented for every test. From the logged GPS data – speed, polar coordinates and time – the motorcycle lean angle was calculated by means of a mathematical model that accounted for individual motorcycle parameters, especially the tyre width.

For this modelling, the motorcycles were weighed together with the rider to determine the centre of gravity of the entire system. The recorded data was analysed and evaluated with the signal processing software DADiSP.

The standardised track has 39 curves whose radii were evaluated in an aerial photograph. These radii were then categorised into six groups: 10 – 35 m, 35 – 55 m, 55 – 80 m, 80 – 125 m, 125 – 200 m and 200 – 300 m.

The lean angles at the curve’s vertex were then grouped by these categories – first without any additional criteria and in a second step depending on the characteristics of the rider and the motorcycle. Typical rider characteristics are the personal risk-taking behaviour and the riding experience.

The results show that the standard values published in 1981 do not reflect the achievement of modern motorcycle technology. Furthermore, a categorisation by the driving radius is highly recommendable.

Elßner, Sascha:
Untersuchung zur Rutschverzögerung von Fußgängern und Motorradfahrern nach dem Sekundäranprall auf die Fahrbahn (PDF)
Diplomarbeit an der Westsächsischen Hochschule Zwickau (FH) , 2008


Regelmäßig fallen Fußgänger, Radfahrer und Motorradfahrer nach der Kollision letztendlich auf die Fahrbahn und rutschen dort aus gelegentlich hoher Anfangsgeschwindigkeit in die Endlage. Zu der dabei wirkenden Rutschverzögerung gibt es überraschend divergente Angaben, die sich zum Teil wohl aus den unterschiedlichen Ansätzen erklären lassen: Teils wurden Full-Scale-Versuche mit dem sehr steifen Hybrid I Dummy unternommen, teils Fußgänger im Zuggeschirr über die Straße gezogen und teilweise schlicht Textilproben in Zentrifugen getestet. Ziel der Arbeit ist es die verschiedenen Ansätze miteinander zu vergleichen und eigene Full-Scale-Versuche durchzuführen. Der dabei eingesetzte Dummy soll, im Gegensatz zu dem bisher verwendeten, nachgiebig sein und so das Verhalten des menschlichen Körpers beim Aufliegen besser widerspiegeln.

Wiehmuth, Niclas:
Untersuchungen zur Energieabsorption von modernen Stoßfängersystemen im Hinblick auf die Anwendung der Verkehrsunfallrekonstruktion (PDF)
Diplomarbeit an der Westsächsischen Hochschule Zwickau (FH) , 2003


Bei leichten Auffahrunfällen gilt es häufig der Frage nachzugehen, welcher Belastung die Insassen bei der Kollision ausgesetzt waren. Im niedrigen Geschwindigkeitsbereich ereignen sich oftmals auch Kollisionen, bei denen im Nachhinein die Kompatibilität der Beschädigungen angezweifelt wird. Als Begründung hierfür wird eine nicht übereinstimmende Schadenintensität an den beteiligten Fahrzeugen vorgetragen. Vor diesem Hintergrund stellt sich aus technischer Sicht die Frage, wie leistungsfähig moderne Stoßfängerkonzeptionen tatsächlich sind. Welcher Belastung widerstehen derartige Bauteile, ohne dass Beschädigungen an dahinter angeordneten Bauteilen wie Längsträger, Abschlussblech etc. auftreten.

Der erste Teil der Arbeit gibt zunächst einen Überblick über die derzeit gängigen Konstruktionskonzepte für Stoßfänger und Pralldämpfer. Unter anderem wird hier der Frage nachgegangen, wie die Energie beim Aufprall verzehrt wird. Die Vor- und Nachteile der Konzepte werden im Hinblick auf Produktionskosten, Einteilung in Typschadenklassen und Recycling diskutiert.

Der zweite Teil der Arbeit trägt die low-speed Crashtests, die für Fahrzeuge des europä-ischen sowie des US-amerikanischen Marktes vorgeschrieben sind, zusammen. In diesem Kapitel steht die Frage im Vordergrund, welchen Anforderungen die Fahrzeuge genügen müssen, um diese Tests zu bestehen und welche Rückschlüsse die Tests auf das Leistungsvermögen der Stoßfängersysteme zulassen.

Anschließend werden die Unfalltypen vorgestellt, bei denen sich der technische Sachverständige intensiver mit dem Leistungsvermögen von Stoßfängersystemen auseinander setzen muss. In diesem Kapitel werden auch die Berechnungsmethoden der Kollisionsmechanik vorgestellt, und es wird der Frage nachgegangen, wie sich aus dem Deformationsumfang an den Fahrzeugen die relative Kollisionsgeschwindigkeit berechnen lässt.

Den Abschluss dieser Arbeit bildet eine Versuchsreihe, bei der baugleiche Fahrzeuge mit unterschiedlichen Stoßfängersystemen bestückt waren. Diese Versuchsreihe lässt Rückschlüsse auf das Leistungsvermögen der unterschiedlichen Stoßfängerkonzeptionen zu.

Nickel, Markus:
Längs- und Querbeschleunigungen bei normaler Fahrt. (PDF)
Diplomarbeit an der Fachhochschule Köln, 2001


Für die Rekonstruktion der Fahrbewegungen vor dem Unfall werden oftmals Anhaltswerte für Quer- und Längsbeschleunigungen im normalen Straßenverkehr benötigt. Häufig ist einer der Beteiligten vor dem Unfall völlig ahnungslos, sodass seine Handlungen durch das eingeschliffene Verhalten im Straßenverkehr bestimmt sind und nicht durch die sich anbahnende Ausnahmesituation.

Die Arbeit untersucht den Erfahrungsbereich des Normalfahrers in  alltäglichen Verkehrssituationen untersucht. Besonderes Augenmerk gilt der vom Fahrer akzeptierten Querbeschleunigung bei Kurvenfahrten und Abbiegevorgängen. Ergänzend werden Längsbeschleunigungen ausgewertet, die Aufschluss über das Bremsverhalten bei normalen Anhaltevorgängen sowie der vom Fahrer gewählten Beschleunigung z.B. nach Abbiegevorgängen geben. Dazu wird das Fahrverhalten eines Fahrerkollektivs mit digitaler Messtechnik erfasst und mittels Signalanalysesoftware ausgewertet.

Um den Bezug zwischen der Ausgestaltung der Örtlichkeit (großräumig oder eng, übersichtlich oder verwirrend) und den fahrdynamischen Daten herstellen zu können, sind die Probanden eine im Voraus festgelegte Strecke abgefahren.

Das Aufzeichnen und Auswerten der Messungen ist so organisiert, dass es für den Leser möglichst transparent bleibt. So ist z. B. jeder ausgewertete Streckenabschnitt durch Luftbildaufnahmen dokumentiert. Darüber hinaus werden alle Messungen statistisch ausgewertet und in Summenhäufigkeitsdiagrammen dargestellt. In jedem dieser Diagramme sind das 10%-, 50%- und 90%-Perzentil eingetragen, sodass direkt die repräsentative Bandbreite der Beschleunigung abgelesen werden kann. Ein weiterer Schritt zur Transparenz der Auswertung sind die Diagramme mit den intra- und interpersonellen Unterschieden der einzelnen Fahrer.

Im Anschluss an die Auswertung der Messergebnisse, werden diese mit den Befunden aus der Literatur verglichen und diskutiert.

Hoffmeister, Lars:
Vergleichende Untersuchung zur Genauigkeit verschiedener Verfahren zur Vermessung von Straßenverläufen für die Unfallrekonstruktion. (PDF)
Diplomarbeit an der Fachhochschule Köln, 2001


In dieser Arbeit wird die Genauigkeit verschiedener Verfahren bei der Vermessung von Straßenverläufen untersucht. Dabei werden insbesondere die “klassische” rechtwinklige Vermessung mit dem Messrad oder Maßband, das Dreieckmessverfahren in Verbindung mit einer Distanzmessung per Laserentfernungsmesser und verschiedene in der Fachliteratur vorgeschlagene Verfahren zur Vermessung von Fahrbahnkurven miteinander verglichen. Auch die photogrammetrische Lichtbildauswertung und Einbeziehung von digitalen Luftbildern wird untersucht.

Die Genauigkeit und der technische Aufwand für die angesprochenen Verfahren werden anhand von Referenzvermessungen verglichen. Bei dem Dreieckmessverfahren wird sowohl zur einfachen Vermessung als auch zur Kontrolle der Messwerte durch einen dritten Fixpunkt ein zweites Dreieck vermessen. Dabei ergibt sich das Problem, die ermittelten Messwerte nach ihrer Genauigkeit zu gewichten und grafisch darzustellen. Durch eine entsprechende Ausgleichsrechnung wird die Genauigkeit der Messpunkte ermittelt. Die Aufnahme von mehreren Messwerten und das damit verbundene überbestimmte System verbessert die Genauigkeit der grafischen Darstellung.

Des weiteren wird der Arbeitsaufwand beim Zeichnen der Unfallörtlichkeit mit CAD-Programmen untersucht. Im Hinblick auf eine effektive Vermessungsstrategie werden die straßenbaulichen Vorschriften ausgewertet.

Derichs, Hans:
Vergleich statistischer Auswerteverfahren der experimentell ermittelten Reaktionszeiten von Pkw-Fahrern im Straßenverkehr. (PDF)
Diplomarbeit an der Fachhochschule Köln, 1998


Die Reaktionszeit von Fahrzeuglenkern ist eine für die Rechtssprechung und Unfallrekonstruktion wichtige Kenngröße. Sie stellt keine konstanten Wert dar, sondern unterliegt vielmehr intrapersonellen sowie interpersonellen Schwankungen. Für die Rechtssprechung und die Unfallrekonstruktion sind die oberen und unteren Grenzwerte dieser Streuung interessant. Bei bisherigen Untersuchungen der Reaktionszeit von Fahrzeuglenkern wurde bei der Auswertung der Daten die Annahme getroffen, daß die Reaktionszeit normalverteilt oder weibullverteilt sind. So wurde bei der Auswertung der Daten, die zur Empfehlung des 20. Deutschen Verkehrsgerichtstags führten, vorausgesetzt, daß die Reaktionszeiten dem Gesetz der doppelten Weibull-Verteilung unterliegen. Bei der Auswertung der Daten wurden allerdings keine Alternativen zur Weibull-Verteilung überprüft. So sollen im ersten Teil dieser Arbeit die damaligen Daten nach den in dieser Arbeit beschriebenen Methoden und mit alternativen Verteilungsfunktionen ausgewertet werden.

Im zweiten Teil der Arbeit werden dann in einem eigenen Versuch die Reaktionszeiten von Pkw-Fahrern im Straßenverkehr ermittelt. Dies soll mit Hilfe des Nachfahrversuchs erfolgen. Bei dem Versuch geht es darum, die kürzest möglichen Reaktionszeiten der Pkw-Fahrer zu ermitteln. Diese Daten sollen ebenfalls statistisch ausgewertet werden. Ergänzend zu den Reaktionszeiten sollen die Umsetzzeiten der Pkw-Fahrer ermittelt werden. Über eine Kontrollgruppe mit Versuchspersonen höheren Alters soll geprüft werden, ob das Alter der Versuchspersonen einen statistisch signifikanten Einfluß auf die Länge der Reaktionszeiten hat.