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Untersuchungen zur Anwendbarkeit automatischer Notbremssysteme für Motorräder

Merkel, Nora Leona (2022):
Untersuchungen zur Anwendbarkeit automatischer Notbremssysteme für Motorräder. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität Darmstadt,
DOI: 10.26083/tuprints-00021096,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Untersuchungen zur Anwendbarkeit automatischer Notbremssysteme für Motorräder
Language: German
Abstract:

Im Pkw- und Lkw-Bereich sind schon seit vielen Jahren Assistenzsysteme im Einsatz, die in Notfallsituationen eingreifen und damit zu einer Verbesserung der Fahrzeugsicherheit beitragen. Ein klassisches Beispiel hierfür sind automatische Notbremsassistenten. Diese gehören bei vielen Fahrzeugen bereits zur Serienausstattung bzw. sind für Lkw sogar gesetzlich vorgeschrieben. Obwohl Motorradfahrer einen großen Anteil an den im Straßenverkehr getöteten und schwer verletzten Personen haben, sind in diesem Bereich in Notfallsituationen aktiv eingreifende Systeme bislang nicht verfügbar. Ein Grund hierfür besteht darin, dass Pkw-Systeme nicht einfach adaptiert werden können, weil die motorradtypische Einspurfahrdynamik charakteristische Herausforderungen bereithält und den Einsatzmöglichkeiten aktiv eingreifender Assistenzsysteme somit Grenzen setzt. Beim Eingreifen eines Assistenzsystems ist das Überschreiten dieser Grenzen und ein daraus resultierendes Hervorrufen einer neuen kritischen, für den Fahrer nicht mehr kontrollierbaren Situation zu vermeiden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird am Beispiel eines automatischen Notbremssystems nachgewiesen, dass aktiv in die Motorradlängsdynamik eingreifende Assistenzsysteme trotzdem durchaus anwendbar sind. Es wird eine Methodik entwickelt, die es erlaubt, Kontrollierbarkeitsgrenzen zu ermitteln, um das Potential des Systems durch Annäherung an diese Grenzen möglichst gut ausnutzen zu können. Im zweiten Schritt beinhaltet die Methodik eine Potentialanalyse, deren Ziel ist, verschiedene Eingriffs-strategien zu vergleichen, um vielversprechende Ansätze zu priorisieren. Darüber hinaus sieht die Untersuchungsmethodik eine Analyse der Reaktionen von durch einen Eingriff überraschten Fahrern vor, um weitere Kenntnisse darüber zu erlangen, was bei der Auslegung automatischer Notbremssysteme für Motorräder zu beachten ist. Das erarbeitete Vorgehen wird exemplarisch auf ein prototypisches System angewendet. Dabei bewährt sich die Untersuchungsmethodik und liefert vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich der Anwendbarkeit automatischer Notbremssysteme für Motorräder. Die Reproduzierbarkeit der gemessenen Fahrerreaktionen schafft Vertrauen, dass die entsprechenden Effekte vorhersehbar sind und damit keinen vollständig unberechenbaren sicherheitskritischen Faktor darstellen. Die erfolgreiche Anwendung der Methode führt zu dem Ergebnis, dass sie als Grundlage für die Freigabe dienen und somit einen Beitrag zum zukünftigen Einsatz sicherheitsfördernder Assistenzsysteme für Motorräder leisten kann.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Assistance systems that intervene in emergency situations and thus help to improve vehicle safety have been in use in the car and truck sector for many years. One common example for this are emergency brake assistants. These are already standard equipment in many vehicles or are rather even legally required for trucks. Although motorcyclists account for a large proportion of fatalities and serious injuries in road traffic, systems that actively intervene in emergency situations are not yet available in the motorcycle sector. One reason for this is that passenger car systems cannot easily be adapted because the motorcycle specific single-track vehicle dynamics lead to characteristic challenges and thus set limits to the possible application of actively intervening assistance systems. If an assistance system is applied, it is important to avoid exceeding these limits as this could result in the occurrence of a new critical situation that is no longer controllable for the rider. The presented work uses an autonomous emergency braking system as an example to demonstrate that it is certainly possible to apply assistance systems that actively intervene on the longitudinal motorcycle dynamics. A methodology is developed that allows to determine controllability limits in order to exploit the potential of the system to an optimum by approximating these limits. In the second step, the methodology includes a potential analysis with the aim to compare different intervention strategies in order to prioritize promising approaches. Additionally, the method intends to analyze the reactions of riders surprised by a braking intervention. This helps to gain further knowledge about what needs to be considered during the design of autonomous emergency braking systems for motorcycles. The developed procedure is exemplarily applied to a prototype system. The methodology proves to be appropriate and delivers promising results regarding the applicability of autonomous emergency braking systems for motorcycles. The reproducibility of the measured rider reactions creates confidence that the corresponding effects are predictable and thus do not represent a completely incalculable safety-critical factor. The successful application of the method leads to the conclusion that it can serve as a basis for the release of a system and thus contribute to the future use of safety-enhancing assistance systems for motorcycles.

English
Place of Publication: Darmstadt
Collation: XIII, 148 Seiten
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Automotive Engineering (FZD) > Motorcycle
TU-Projects: EC/H2020|769054|PIONEERS
Bund/BASt|82.0661/2015|Automatische Notbrem
Date Deposited: 14 Oct 2022 09:21
Last Modified: 21 Oct 2022 12:44
DOI: 10.26083/tuprints-00021096
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-210961
Referees: Winner, Prof. Dr. Hermann ; Bengler, Prof. Dr. Klaus
Date of oral examination: 15 March 2022
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/21096
PPN: 500466890
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