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Der Motorrad-Fußgängerunfall


Beispiel einer Forschungsarbeit mit der Unfallanalyse Berlin

Prof. Dr.-Ing. H. Rau, Unfallanalyse Berlin, Institut für Fahrzeugtechnik, TU Berlin
Cand.Ing. S. Heine - Institut für Fahrzeugtechnik, TU Berlin
Cand.Ing. A. Schönekäs - Institut für Fahrzeugtechnik, TU Berlin
Kapitel des Textes
Versuchsergebnisse
Simulationsmodell
Überlegungen zu einem Sicherheitsmotorrad
Zusammenfassung

Einleitung

Ein Unfalltyp, der bisher sowohl bei der Diskussion der Fahrzeugsicherheit als auch in der Unfallrekonstruktion wenig Beachtung fand, ist der Motorrad-Fußgänger-Unfall. Das mag zum einen darin liegen, dass er zahlenmäßig weniger ins Gewicht fällt als z.B. Pkw-Pkw-Unfälle oder Pkw-Fußgänger-Unfälle, zum anderen liegt es mit Sicherheit daran, dass ein solcher Unfall noch komplexer abläuft als die anderen beispielhaft genannten Unfälle.

Um für die Unfallrekonstruktion ein dem Pkw-Fußgängerunfall vergleichbaren Wissensstand zu erreichen, wäre eine sehr große Zahl von Versuchen erforderlich, da die Zahl der zu untersuchenden Parameter noch größer ist. Es bietet sich daher an, die heute bestehenden Möglichkeiten der rechnerischen Simulation zu nutzen und Versuche nur zur Validierung des Simulationsmodells und zur Erarbeitung einiger allgemeiner Erkenntnisse durchzuführen. Die Parametervariation zur Vorbereitung von Arbeitsmaterial für die Unfallrekonstruktion kann dann mit dem Simulationsmodell erfolgen.

In einer Veröffentlichung von Rohm und Schimmelpfennig [1] wurden erste Ergebnisse aus einigen Motorrad-Fußgänger-Versuchen beschrieben. Ziel dieser Untersuchung war es vor allen Dingen, den Einfluss der Eigengeschwindigkeit des Fußgängers auf das Auslaufverhalten des Krades einzugrenzen.

In der hier vorgestellten Untersuchung geht es um die grundsätzlichen Möglichkeiten der rechnerischen Simulation dieses Unfalltyps, abgestützt auf 10 Motorrad-Fußgänger-Versuche.

Um für die rechnerische Simulation Anhaltspunkte für einige der Parameter dieses Unfalltyps zu bestimmen, wurden 20 reale Unfälle der Unfallanalyse Berlin ausgewertet. Für die Versuche hätten die Kräder teilweise abgebremst sein müssen und der Fußgänger hätte in Bewegung sein müssen. Auch die Bedeutung von Ausweichmanövern ist nicht zu unterschätzen.

Wegen der komplizierten versuchstechnischen Durchführung wurden die Kräder nicht abgebremst, es wurden keine Ausweichbewegungen berücksichtigt und der Fußgängerdummy wurde stehend angefahren.

Der Grundgedanke ist jedoch, dass diese Parameter sehr viel effektiver und auch realistischer mit dem theoretischen Simulationsmodell untersucht werden können. So hat sich z.B. gezeigt, dass der Einfluss der Aufstandskraft des Fußgängers von erheblicher Bedeutung ist. Wie der von Rohm und Schimmelpfennig in [1] gezeigte Versuch erkennen lässt, hatte der bewegte Fußgänger keinen Kontakt zum Boden, was versuchstechnisch durchaus verständlich ist.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der rechnerischen Simulation ist auch darin zu sehen, dass die Verletzungen der Beteiligten in die gesamte Bewertung des Unfalls einbezogen werden können.
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Versuchsergebnisse

Es wurden insgesamt 10 Motorrad-Fußgänger-Versuche am Institut für Fahrzeugtechnik der TU Berlin durchgeführt. Die Versuchseinrichtung zeigt Bild 1.

Bild 1 vergrößern
In Bild 2 ist der Ablauf eines Versuchs mit einer Kollisionsgeschwindigkeit von knapp 44 km/h dargestellt. Der Anstoß erfolgte mit der linken Lenkerseite des Motorrades.

Bild 2 vergrößern
Auf dem Gepäckständer der Motorräder war ein Unfalldatenspeicher (UDS) fixiert. Beispielhaft zeigt Bild 3 eine UDS-Aufzeichnung, aus der sich kaum Einzelheiten der Anstoßkonstellation ableiten lassen. Für die Analyse des zeitlichen Ablaufs ist die UDS-Auswertung allerdings sehr hilfreich.
Bild 3 vergrößern
Aus den Beschädigungen der Armaturen und der Verlagerung des Scheinwerfers waren Zusammenhänge mit der Kollisionsgeschwindigkeit erkennbar, siehe Bild 4.
Bild 4 vergrößern
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Simulationsmodell

Als Simulationsprogramm diente MADYMO 3 D Version 5.3. von TNO (Delft/Holland) mit der Benutzeroberfläche EASI-MAD Version 1.64 [2][3]. Grundlage des Simulationsmodells ist ein Mehrkörpersystem (MKS), Bild 5:

Es besteht aus z.T. verbundenen Körpern, die durch Schwerpunktlage, Masse, Trägheitsmoment definiert und über Gelenkpunkte verbunden sind. Darüber hinaus kann die Annäherung zuvor getrennter Körper durch Kontaktbedingungen definiert werden. Den vollständigen Modellaufbau für den Motorrad-Fußgänger-Unfall zeigt Bild 6.

Die Validierung des Simulationsmodells erfolgt mit Hilfe der durchgeführten Versuche. Allerdings fließen Erfahrungen aus der schon früher erfolgten Modellierung des Pkw-Fußgänger-Simulationsmodells ein. Für den Fußgängerunfall liegt eine weitaus größere Zahl von Versuchen vor, unter anderem auch Leichenversuche. Bild 7 zeigt beispielhaft den direkten Vergleich eines Versuchs mit einer Simulationsrechnung.

Mit dem Simulationsmodell können außer der Kollision zwischen Motorrad und Fußgänger auch fahrdynamische Grundaufgaben berechnet werden, z.B. der Ein-fluss von Seitenwind bzw. andere kurzzeitige seitliche Krafteinleitungen. Mit dem Simulationsprogramm sind Bewertungen möglich, ob der Kradfahrer sein Krad nach dem Wegfall einer Störgröße durch aktives Lenken stabilisieren kann.

Um grundsätzliche Zusammenhänge zu erarbeiten und den Einfluss einzelner Parameter zu erkennen, wurde eine erhebliche Zahl von Simulationsrechnungen durchgeführt. Variiert wurden dabei folgende Parameter:

  • Typ des Motorrades: Normales Konzept, Enduro, verkleidet, nicht verkleidet,
  • Gewicht des Motorrades: zwischen 135 kg und 280 kg.
  • Abbremsung des Motorrades
  • im Moment der Kollision: zwischen 0 und 7 m/s²
  • Motorradgeschwindigkeit: zwischen 25 und 65 km/h
  • Laufgeschwindigkeit des
  • Fußgängers: von 0 bis 4 m/s
  • Anstoßstelle am Krad: zentral oder seitlich
Die durchgerechneten Parameter sind nochmals in Bild 8 zusammengestellt.
Bild 5 vergrößern
Bild 6 vergrößern
Bild 7 vergrößern
Bild 8 vergrößern
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Überlegungen für ein Sicherheitsmotorrad zur Reduktion der Verletzungsschwere des Fußgängers

Über die Verbesserung der Sicherheit des Kradfahrers im Falle eines Crash ist schon viel nachgedacht worden. Ebenso darüber, wie Fußgänger beim Aufprall gegen einen Pkw besser geschützt werden können. Überlegungen darüber, wie die Front eines Motorrades im Hinblick auf das Erfassen eines Fußgängers entschärft werden kann, lagen bisher nicht vor.
Mit Hilfe der Simulationsrechnungen hat sich schnell gezeigt, in welchen Bereichen des Krades sich durch den Anprall besonders hohe Belastungen für den Fußgänger mit den entsprechenden Verletzungsfolgen ergeben. Zunächst theoretisch wurde die Verformungskennung bestimmter Bauteile am Krad geändert, mit dem Erfolg, dass mit dem Simulationsmodell sehr viel geringere Belastungen für den Fußgänger erkennbar waren. Um auch im Versuch die praktischen Möglichkeiten nachzuweisen, wurde ein Motorrad mit geringem Aufwand modifiziert.

Die Bilder 9a + b zeigen ein konventionelles und das modifizierte Motorrad. Es ist an sich leicht nachvollziehbar, dass einige, nicht kostenintensive Veränderungen im Frontbereich des Motorrades die Gefährdung von angefahrenen Fußgängern erheblich reduzieren könnten.

Zusammenfassung


Durch die Simulationsrechnungen und danach durch einen Versuch hat sich der Beweis dafür ergeben, dass durch geringere Modifizierung im Frontbereich der Motorräder die Verletzungsgefährdung für den angefahrenen Fußgänger erheblich reduziert werden kann.
Bild 9a vergrößern
Bild 9b vergrößern
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Literatur
[1] Dipl.-Ing. M.Rohm, Dipl.-K.-H. Schimmelpfennig:
Dynamik bei der Kollision Krad/ Fußgänger - Verkehrsunfall und Fahrzeugtechnik 2/1997

[2] TNO Road-Vehicles Research Institute, P.O. Box 6033, 2600 JA Delft, The Netherlands

[3] EASi Engeneering Bingham Centre, 30800 Telegraph Road, Suite 3700, Bingham Farms, Michigan 48025
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