Konrad Reif (Hrsg.)

Fahrstabilisierungssysteme und Fahrerassistenzsysteme

Konrad Reif (Hrsg.)

Fahrstabilisierungs-systeme und FahrerassistenzsystemeMit 199 Abbildungen

Bosch Fachinformation Automobil

Bibliografische Information der Deutschen NationalbibliothekDie Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über <http://dnb.d-nb.de> abrufbar.

Der Inhalt dieses Buches erschien bisher unter den Titeln:Fahrstabilisierungssysteme Fahrerassistenzsystemeherausgegeben von der Robert Bosch GmbH, Plochingen

1. Auflage 2010

Alle Rechte vorbehalten© Vieweg+Teubner Verlag |Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2010

Lektorat: Christian Kannenberg | Elisabeth Lange

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Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, HeidelbergTechnische Redaktion: Gabriele McLemoreSatz: FROMM MediaDesign, Selters/Ts.Druck und buchbinderische Verarbeitung: MercedesDruck, BerlinGedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier.Printed in Germany

ISBN 978-3-8348-1314-5

Vorwort Ӏ 5

Vorwort

Die Technik im Kraftfahrzeug hat sich in den letzten Jahrzehnten stetig weiterentwickelt. Der Einzelne, der beruflich mit dem Thema beschäftigt ist, muss immer mehr tun, um mit diesen Neu-erungen Schritt zu halten. Mittlerweile spielen viele neue Themen der Wissenschaft und Technik in Kraftfahrzeugen eine große Rolle. Dies sind nicht nur neue Themen aus der klassischen Fahr-zeug- und Motorentechnik, sondern auch aus der Elektronik und aus der Informationstechnik. Diese Themen sind zwar für sich in unterschiedlichen Publikationen gedruckt oder im Internet dokumentiert, also prinzipiell für jeden verfügbar; jedoch ist für jemanden, der sich neu in ein Thema einarbeiten will, die Fülle der Literatur häufig weder überblickbar noch in der dafür verfüg-baren Zeit lesbar. Aufgrund der verschiedenen beruflichen Tätigkeiten in der Automobil- und Zulieferindustrie sind zudem unterschiedlich tiefe Ausführungen gefragt.

Gerade heute ist es so wichtig wie früher: Wer die Entwicklung mit gestalten will, muss sich mit den grundlegenden wichtigen Themen gut auskennen. Hierbei sind nicht nur die Hochschulen mit den Studienangeboten und die Arbeitgeber mit Weiterbildungsmaßnahmen in der Pflicht. Der rasche Technologiewechsel zwingt zum lebenslangen Lernen, auch in Form des Selbststudiums.

Hier setzt die Schriftenreihe „Bosch Fachinformation Automobil“ an. Sie bietet eine umfassen-de und einheitliche Darstellung wichtiger Themen aus der Kraftfahrzeugtechnik in kompakter, verständlicher und praxisrelevanter Form. Dies ist dadurch möglich, dass die Inhalte von Fachleu-ten verfasst wurden, die in den Entwicklungsabteilungen von Bosch an genau den dargestellten Themen arbeiten. Die Schriftenreihe ist so gestaltet, dass sich auch ein Leser zurechtfindet, für den das Thema neu ist. Die Kapitel sind in einer Zeit lesbar, die auch ein sehr beschäftigter Ar-beitnehmer dafür aufbringen kann.

Die Basis der Reihe sind die fünf bewährten, gebundenen Fachbücher. Sie ermöglichen einen umfassenden Einblick in das jeweilige Themengebiet. Anwendungsbezogene Darstellungen, an-schauliche und aufwendig gestaltete Bilder ermöglichen den leichten Einstieg. Für den Bedarf an inhaltlich enger zugeschnittenen Themenbereichen bietet die siebenbändige broschierte Rei-he das richtige Angebot. Mit deutlich reduziertem Umfang, aber gleicher detaillierter Darstellung, ist das Hintergrundwissen zu konkreten Aufgabenstellungen professionell erklärt. Die schnelle Bereitstellung zielgerichteter Information zu thematisch abgegrenzten Wissensgebieten sind das Kennzeichen der 92 Einzelkapitel, die als pdf-Download zur sofortigen Nutzung bereitstehen. Eine individuelle Auswahl ermöglicht die Zusammenstellung nach eigenem Bedarf.

Im Laufe der Neukonzeption dieser Schriftenreihe ist es nicht möglich, alle Produkte gleichzei-tig inhaltlich neu zu bearbeiten. Dies geschieht demnach Zug um Zug.

Der vorliegende Band „Fahrstabilisierungssysteme und Fahrerassistenzsysteme“ behandelt Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug, Grundlagen der Fahrphysik, Systeme zur Fahrzeugstabilisierung, automatische Bremsfunktionen und zugehörige Sensoren. Ferner werden Grundlagen der Fah-rerassistenzsysteme, Mensch-Maschine-Interaktion, Sensorik für Fahrzeugrundumsicht, Einpark-systeme, Adaptive Cruise Control (ACC), Sicherheitssysteme, Fahrzeugnavigation, videobasier-te Systeme und Nachtsichtsysteme behandelt. Er setzt sich aus den früheren gelben Heften „Fahrstabilisierungssysteme“ und „Fahrerassistenzsysteme“ in der bisherigen Form zusammen. So kommt es an manchen Stellen zu Überschneidungen und Redundanzen. Eine inhaltliche Neu-bearbeitung wird folgen. Neu erstellt wurde das Stichwortverzeichnis, um die Inhalte dieses Buchs rasch zu erschließen.

Friedrichshafen, im Juni 2010 Konrad Reif

6 Ӏ Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug

Sicherheitssysteme ....................................................................................................................................... 10Grundlagen des Fahrens .............................................................................................................................. 12

Grundlagen der Fahrphysik

Reifen ................................................................................................................................................................ 20Kräfte und Momente am Fahrzeug ............................................................................................................. 23Fahrzeuglängsdynamik ................................................................................................................................. 30Fahrzeugquerdynamik ................................................................................................................................... 32

Antiblockiersystem ABS

Systemübersicht ............................................................................................................................................. 34Anforderungen an das ABS ......................................................................................................................... 36Dynamik des gebremsten Rades ................................................................................................................ 37ABS-Regelkreis .............................................................................................................................................. 38Typische Regelzyklen .................................................................................................................................... 42

Antriebsschlupfregelung ASR

Aufgaben .......................................................................................................................................................... 50Funktionsbeschreibung ................................................................................................................................ 50Struktur des ASR ........................................................................................................................................... 52Typische Regelsituationen ........................................................................................................................... 53ASR für allradgetriebene Fahrzeuge .......................................................................................................... 54

Elektronisches Stabilitäts-Programm ESP

Anforderungen ................................................................................................................................................ 58Aufgaben und Arbeitsweise ......................................................................................................................... 59Fahrmanöver .................................................................................................................................................... 60Gesamtregelkreis und Regelgrößen .......................................................................................................... 68

Automatische Bremsfunktionen

Übersicht .......................................................................................................................................................... 74Standardfunktion ............................................................................................................................................ 76Zusatzfunktionen ............................................................................................................................................ 78

Sensoren

Einsatz im Kraftfahrzeug ............................................................................................................................... 84Raddrehzahlsensoren ................................................................................................................................... 86Hall-Beschleunigungssensoren .................................................................................................................. 90Mikromechanische Drehratesensoren ....................................................................................................... 92Lenkradwinkelsensoren ................................................................................................................................ 94

Hydroaggregat

Entwicklungsgeschichte ............................................................................................................................... 96Aufbau .............................................................................................................................................................. 97Druckmodulation ............................................................................................................................................ 100

Inhaltsverzeichnis Ӏ 7

Fahrerassistenzsysteme

Motivation für den Einsatz von Fahrerassistenzsystemen ..................................................................... 104Klassifizierung von fahrerunterstützenden Systemen ............................................................................. 107Das sensitive Auto ......................................................................................................................................... 109Ausblick ............................................................................................................................................................ 112Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen .............................................................................................. 116

Mensch-Maschine-Interaktion bei Fahrerassistenzsystemen

Interaktionskanäle .......................................................................................................................................... 122Mensch-Maschine-Interface ........................................................................................................................ 123Aspekte von Anmeldungen .......................................................................................................................... 127Entwicklung für das HMI künftiger FAS/FIS ............................................................................................ 129

Sensorik für Fahrzeugrundumsicht

Übersicht .......................................................................................................................................................... 130Ultraschalltechnik ........................................................................................................................................... 131Radartechnik ................................................................................................................................................... 133Lidar .................................................................................................................................................................. 141Videotechnik .................................................................................................................................................... 142Range-Imager-Technik ................................................................................................................................... 145

Systeme zur Fahrzeugstabilisierung

Fahrstabilisierungssysteme ......................................................................................................................... 146Automatische Bremsfunktionen .................................................................................................................. 150

Einparksysteme

Einparkhilfe ...................................................................................................................................................... 152Einparkassistent ............................................................................................................................................. 155

Adaptive Cruise Control (ACC)

Systemübersicht ............................................................................................................................................. 158Systemverbund ............................................................................................................................................... 160Sensorik für ACC ........................................................................................................................................... 162Detektion und Objektauswahl ..................................................................................................................... 163ACC-Funktion ................................................................................................................................................. 167Bedienung und Anzeige ............................................................................................................................... 169Funktionsgrenzen ........................................................................................................................................... 172Sicherheitskonzept ........................................................................................................................................ 174Weiterentwicklungen ..................................................................................................................................... 175

Sicherheitssysteme

Insassenschutzsysteme ................................................................................................................................ 176Prädiktive Sicherheitssysteme (PSS) ........................................................................................................ 188Fußgängerschutz ............................................................................................................................................ 191

8 Ӏ Inhaltsverzeichnis

Fahrzeugnavigation

Navigationsgeräte .......................................................................................................................................... 192Ortung .............................................................................................................................................................. 193Zielauswahl ...................................................................................................................................................... 196Routenberechnung ........................................................................................................................................ 197Zielführung ....................................................................................................................................................... 198Digitale Karte .................................................................................................................................................. 199Verkehrstelematik ........................................................................................................................................... 200

Videobasierte Systeme

Bildverarbeitungssystem .............................................................................................................................. 204Spurverlassenswarner und Spurhalteassistent ....................................................................................... 206Verkehrszeichenerkennung .......................................................................................................................... 207Videobasierte Systeme – Ausblick ............................................................................................................. 208

Nachtsichtsysteme

Fern-Infrarot-System (FIR) ............................................................................................................................ 210Nah-Infrarot-System (NIR) ........................................................................................................................... 211HMI-Lösungen für Nachtsichtsysteme ...................................................................................................... 213

Abkürzungen ................................................................................................................................................... 214Sachwortverzeichnis ..................................................................................................................................... 217

Autorenverzeichnis Ӏ 9

Autorenverzeichnis

Fahrstabilisierungssysteme

Autoren

Dipl.-Ing. Friedrich Kost (Grundlagen der Fahrphysik),

Dipl.-Ing. Heinz-Jürgen Koch-Dücker (Antiblockiersystem, ABS),

Dr.-Ing. Frank Niewels und Dipl.-Ing. Jürgen Schuh (Antriebsschlupf-

regelung),Dipl.-Ing. Thomas Ehret (Elektronisches

Stabilitäts-Programm),Dipl.-Ing. (FH) Jochen Wagner (Automatische

Bremsfunktionen),Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Papert (Raddrehzahl-

sensoren),Dr.-Ing. Frank Heinen und Peter Eberspächer

(Hydroaggregate)

Fahrerassistenzsysteme

Autoren und Mitwirkende

Prof. Dr.-Ing. Peter Knoll (Fahrerassistenz-systeme, Sensorik für Fahrzeugrund-umsicht, Einparksysteme, Adaptive Fahrgeschwindigkeitsregelung, Prädiktive Sicherheitssysteme, Video-basierte Systeme, Nachtsichtsysteme),

Dr. Dietrich Manstetten (Fahrerzustand-erkennung),

Dr. Gerd Gottwald (Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation),

Dr. Winfried König (Entwicklung von Fahrer-assistenzsystemen, Mensch-Maschine-Interaktion),

Dipl.-Ing. (FH) Alfred Strehle,Dipl.-Ing. Günter Barth,Dipl.-Ing. Thomas Ehret (Fahrstabilisierungs-

systeme),Dipl.-Ing. (FH) Jochen Wagner (Automatische

Bremsfunktionen),Dr. rer. nat. Alfred Kuttenberger (Insassen-

schutzsysteme),Dipl.-Betriebsw. Kerstin Lemm (Fußgänger-

schutz),Dipl.-Ing. Ernst-Peter Neukirchner (Fahrzeug-

navigation)

Soweit nicht anders angegeben, handelt es sich um Mitarbeiter der Robert Bosch GmbH, Stuttgart.

10 Ӏ Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug Ӏ Sicherheitssysteme

Neben den Komponenten des Antriebs-strangs (Motor, Getriebe), die für den Vor-trieb des Kraftfahrzeugs sorgen, überneh-men auch die Fahrzeugsysteme, die denVortrieb begrenzen und das Fahrzeug ab-bremsen, eine wichtige Rolle. Erst siemachen das sichere Bewegen des Fahrzeugsim Straßenverkehr möglich. Aber auchSysteme, die die Insassen bei Unfällenschützen, werden immer wichtiger.

Sicherheitssysteme

Auf die Fahrsicherheit im Straßenverkehrhaben viele Größen einen Einfluss:� der Zustand des Kraftfahrzeugs

(z. B. Ausrüstungsgrad, Reifenzustand,Verschleißerscheinungen),

� die Wetter-, Straßen- und Verkehrsver-hältnisse (z. B. Seitenwind, Straßenbelagoder Verkehrsdichte) sowie

� die Qualifikation des Fahrers, also seineFähigkeiten und Befindlichkeiten.

Leistete früher – natürlich neben der Fahr-zeugbeleuchtung – im Wesentlichen nur dieBremsanlage mit dem Bremspedal, denBremsleitungen und den Radbremsen einenBeitrag zur Fahrsicherheit, so kamen immermehr Systeme hinzu, die in die Bremsanlageeingreifen. Diese Sicherheitssysteme werdenwegen ihres aktiven Eingriffs auch als Aktive Sicherheitssysteme bezeichnet.

Fahrsicherheitssysteme, wie sie in Fahrzeu-gen nach dem neuesten Stand der Technikintegriert sind, verbessern in hervorragenderWeise die Fahrsicherheit des Fahrzeugs.

Die Bremse ist eine wichtige Komponenteim Kraftfahrzeug. Sie ist für das sichere Be-wegen des Kraftfahrzeugs im Straßenverkehrunverzichtbar. Bei den niedrigen Geschwin-digkeiten und der geringen Verkehrsdichtein der Anfangszeit der Automobilgeschichtewaren die Ansprüche an die Bremsanlage imVergleich zu heute wesentlich geringer. ImLauf der Zeit wurde die Bremsanlage immerweiterentwickelt. Letztendlich sind diehohen Geschwindigkeiten, die heute mit denAutos gefahren werden können, nur deshalbmöglich, weil zuverlässige Bremsanlagen dasFahrzeug auch in Gefahrensituationen sicherabbremsen und zum Stillstand bringen kön-nen. Die Bremsanlage ist damit ein wichtigerBestandteil der Sicherheitssysteme im Kraft-fahrzeug.

Wie in allen Bereichen des Kraftfahrzeugshat auch bei den Sicherheitssystemen dieElektronik Einzug gehalten. Die mittlerweilean die Sicherheitssysteme gestellten Anfor-derungen können nur noch mit elektroni-scher Hilfe erfüllt werden.

Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug

Tabelle 1

Sicherheit im Straßenverkehr

Fahrzeug MenschUmwelt

Passive SicherheitAktive Sicherheit

Innere SicherheitÄußere Sicherheit

FahreigenschaftenSichtverhältnisse

BedienungselementeAusstattung der Fahrgastzelle

RückhaltesystemLenksäule

DeformationsverhaltenKarosserieaußenform

Sicherheit im Straßenverkehr (Begriffe und Einflussgrößen)1

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Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug Ӏ Sicherheitssysteme Ӏ 11

Aktive Sicherheitssysteme

Diese Systeme helfen, Unfälle zu vermeidenund tragen damit vorbeugend zur Sicherheitim Straßenverkehr bei. Beispiele für dieaktiven Fahrsicherheitssysteme sind� das ABS (Antiblockiersystem),� die ASR (Antriebsschlupfregelung) und � das ESP (Elektronische Stabilitäts-

Programm).

Diese Sicherheitssysteme stabilisieren dasFahrzeug in kritischen Situationen und er-halten dabei deren Lenkbarkeit.

Systeme wie die adaptive Fahrgeschwindig-keitsregelung (ACC, Adaptive CruiseControl) leisten neben dem Beitrag zurFahrsicherheit im Wesentlichen einen Bei-trag zum Fahrkomfort, indem der Abstandzum vorderen Fahrzeug durch automati-sches Gaswegnehmen oder auch durchaktive Bremseingriffe eingehalten wird.

Passive Sicherheitssysteme

Diese Systeme dienen dem Schutz der In-sassen vor schweren Verletzungen im Falleines Unfalls. Sie senken die Verletzungs-gefahr und mildern die Unfallfolgen.

Beispiele für passive Sicherheitsausrüstungsind der gesetzlich vorgeschriebene Sicher-heitsgurt sowie der Airbag, der inzwischenan verschiedenen Stellen innerhalb der Fahr-gastzelle als Front- oder Seitenairbag zufinden ist.

Bild 1 zeigt ein Fahrzeug mit den Sicher-heitssystemen und ihren Komponenten, wiesie in Fahrzeugen nach dem jetzigen Standder Technik zu finden sind.

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Sicherheitssysteme im Kraftfahrzeug1

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12 Ӏ Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug Ӏ Grundlagen des Fahrens

Grundlagen des Fahrens

Verhalten des Fahrers

Um das Fahrverhalten eines Fahrzeugs anden Fahrer und sein Fahrvermögen anpas-sen zu können, ist es notwendig, das Ver-halten des Fahrers zu analysieren. Grund-sätzlich wird das Handeln des Fahrersfolgendermaßen unterteilt:� das Führungsverhalten und� das Stabilisierungsverhalten.

Das Führungsverhalten ist gekennzeichnetvom „Vorausschauen können“ des Fahrers,d. h. von seiner Fähigkeit, die Bedingungenund Verhältnisse des jeweiligen Momentseiner Fahrt abzuschätzen und daraus z. B.folgende Schlüsse zu ziehen:� wie stark er das Lenkrad einzuschlagen

hat, um die folgende Kurve spurgenaudurchfahren zu können,

� wann er beginnen muss zu bremsen,um rechtzeitig anhalten zu können oder

� wann er den Beschleunigungsvorgangeinleiten muss, um gefahrlos überholen zu können.

Lenkradeinschlag, Bremsen und Gasgebensind wichtige Führungselemente, die umsoexakter eingesetzt werden können, je größerdie Erfahrung des Fahrers ist.

Während der Fahrer das Fahrzeug stabili-siert (Stabilisierungsverhalten), stellt er fest,dass es Abweichungen von der Sollstrecke(dem Fahrbahnverlauf) gibt und dass er dieabgeschätzte Voreinstellung bzw. Vorsteue-rung (Lenkradstellung, Gaspedalstellung)korrigieren muss, um das Schleudern oderdas Abkommen von der Fahrbahn zu ver-hindern. Je besser also die Abschätzung desFahrers im Führungsverhalten ist, desto we-niger muss er nachträglich stabilisieren (kor-rigieren), desto stabiler bleibt das Fahrzeug.Solche Korrekturen werden immer geringer,je besser Voreinstellung (Lenkradeinschlag)und Fahrbahnverlauf übereinstimmen, dasich das Fahrzeug bei geringfügigen Korrek-turen „linear“ verhält (Fahrervorgaben wer-den proportional ohne große Abweichungenauf die Straße übertragen).

Der erfahrene Fahrer kann die Fahrzeug-bewegung anhand seiner Fahrvorgaben undaufgrund vorhersehbarer Einwirkungen vonaußen (z. B. Kurven, herannahende Baustel-len o. Ä.) wirklichkeitsnah abschätzen. Beimunerfahrenen Fahrer dauert dieser Anpas-sungsvorgang länger und ist mit größerenUnsicherheitsfaktoren belastet. Daraus folgtfür den unerfahrenen Fahrer, dass derSchwerpunkt seines Fahraufwands im Stabi-lisierungsverhalten liegt.

ZielFührungs-größeSollwertE

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Eigenschaftender Straße

SichtStörgröße

HindernisStörgröße Motor BremseESP

AntriebskraftBremskraftRegelgrößen

AufstandskraftStörgröße

AufstandskraftStörgröße

Gesamtsystem „Fahrer – Fahrzeug – Umwelt“1

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Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug Ӏ Grundlagen des Fahrens Ӏ 13

Tritt für Fahrer und Fahrzeug ein unvorher-gesehenes Ereignis ein (z. B. unerwartetscharfe Kurve bei gleichzeitig behinderterSicht o. Ä.), so kann der Fahrer falsch rea-gieren und in der Folge das Fahrzeug insSchleudern geraten. Das Fahrzeug verhältsich dann nichtlinear, d. h. für den Fahrernicht mehr vorhersehbar, und bewegt sichim physikalischen Grenzbereich. In dieserSituation sind sowohl der erfahrene als auchder unerfahrene Fahrer mit der Fahrzeug-beherrschung überfordert.

Unfallursachen und Unfallverhütung

Im Straßenverkehr ist der überwiegende Teilaller Unfallursachen bei „Unfällen mit Per-sonenschaden“ auf personenbezogenes Fehl-verhalten zurückzuführen. Unfallstatistikenzeigen, dass dabei eine nicht angepassteGeschwindigkeit die Hauptunfallursache ist.Weitere Ursachen sind � falsche Straßenbenutzung,� Abstandsfehler,� Vorfahrts-/Vorrangfehler oder� falsches Abbiegen und� Fahren unter Alkoholeinfluss.

Technische Mängel (Beleuchtung, Bereifung,Bremsen usw.) bzw. fahrzeugbezogeneUrsachen wurden in nur geringem Maßeregistriert. Andere, vom Fahrer nicht beein-flussbare, unfallbezogene Ursachen (z. B.Wetter) waren dagegen schon häufiger fest-zustellen.

Anhand dieser Fakten wird deutlich, dassdie Sicherheitstechnik eines Fahrzeugs (inbesonderem Maße die dafür notwendigeElektronik) immer weiter verbessert werdenmuss, um� den Fahrer in Extremsituationen best-

möglich zu unterstützen,� Unfälle zu vermeiden oder� Unfallfolgen zu mildern.

In fahrkritischen Situationen gilt es deshalb,das Fahrzeugverhalten in Grenzbereichenund extremen Fahrsituationen für den Fah-rer „vorhersehbar“ zu machen. Die Erfas-sung verschiedener Parameter (Drehzahl der

Räder, Querbeschleunigung, Giergeschwin-digkeit usw.) und deren elektronischeWeiterverarbeitung in einem oder mehrerenSteuergeräten hilft, die Vorgänge in extremkurzer Zeit durch geeignete Maßnahmen„beherrschbarer“ zu machen.

Folgende Situationen oder Gefahren sind Beispiele für mögliche Erfahrungen mit Grenzbereichen:� sich verändernde Straßen-/Witterungs-

verhältnisse,� Konflikte mit anderen Verkehrsteil-

nehmern,� Konflikte mit Tieren bzw. Hindernissen

auf der Fahrbahn oder� ein plötzlicher Schaden (geplatzter Reifen)

am Fahrzeug.

Kritische Situationen im Straßenverkehr

Kritische Situationen im Straßenverkehrzeichnen sich dadurch aus, dass sich die Ver-kehrssituation sehr schnell ändert, etwadurch ein plötzlich auftauchendes Hindernisoder plötzlich wechselnden Fahrbahnzu-stand. Hinzu kommt oft auch ein Fehlver-halten der Autofahrer, die mangels Erfah-rung in kritischen Situationen bei zu hoherGeschwindigkeit oder wegen Unaufmerk-samkeit falsch reagieren.

In der Regel erkennt der Fahrer nicht,inwieweit er mit Ausweich- oder Brems-manövern in kritischen Fahrsituationeneinen physikalischen Grenzbereich berührt,da er fast nie in derart kritische Fahrsitua-tionen gerät. Er erkennt nicht, inwieweit erdas zur Verfügung stehende Kraftschluss-potenzial zwischen Reifen und Fahrbahnbereits „aufgebraucht“ hat oder ob das Fahr-zeug gerade an der Grenze zur Manövrier-unfähigkeit bzw. zum Schleudern steht.Demzufolge ist er in solchen Momentenunvorbereitet und reagiert deshalb falschoder zu heftig. Unfälle oder Situationen, dieandere Verkehrsteilnehmer gefährden, sinddie Folge.

Unfälle können aber auch über die bereitsgenannten Unfallursachen hinaus, z. B.durch eine nicht angepasste Technik odermangelhafte Infrastruktur (schlechte Ver-

14 Ӏ Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug Ӏ Grundlagen des Fahrens

kehrswegekonzepte, veraltete Verkehrsleit-führung), verursacht werden.

Verbesserungen des Fahrverhaltens einesFahrzeugs und der Fahrerunterstützung inkritischen Situationen können nur dann alssolche gewertet werden, wenn sie nachhaltigsowohl Unfallzahlen als auch -folgen senken.Um eine solche kritische Situation zu ent-schärfen bzw. zu bewältigen, sind schwierigeFahrmanöver notwendig, z. B.� schnelles Lenken und Gegenlenken,� Fahrspurwechsel in Verbindung mit einer

Vollbremsung,� Spurhalten bei beschleunigter Kurven-

fahrt oder wechselndem Fahrbahnbelag.

Die Folge davon ist fast immer ein fahr-dynamisch kritisches Verhalten des Fahr-zeugs, d. h., es verhält sich wegen zu geringerHaftung der Reifen nicht mehr so, wie esden Erwartungen des Fahrers entspricht undweicht vom gewünschten Kurs ab.

Der Fahrer ist aufgrund mangelnder Er-fahrung in solchen Grenzsituationen häufignicht mehr in der Lage, das Fahrzeug zueiner kontrollierten Bewegung zurückzu-führen. Oft gerät er dadurch sogar in Panikund reagiert falsch oder zu stark. Hat erbeispielsweise bei einem Ausweichmanöverdas Lenkrad zu heftig eingeschlagen, lenkt er noch heftiger in die Gegenrichtung, umdie Bewegung wieder auszugleichen. Mehr-faches Lenken und Gegenlenken mit immerstärkerem Lenkradeinschlag führen danndazu, dass sich das Fahrzeug nicht mehr be-herrschen lässt und zu schleudern beginnt.

Fahrverhalten

Das Verhalten eines Fahrzeugs im Straßen-verkehr wird durch verschiedene Einflüssebestimmt, die sich grob in drei Bereiche ein-teilen lassen:� Fahrzeugeigenschaften,� Verhalten, Leistungsvermögen und Reak-

tionsfähigkeit des Fahrers und� umgebende Bedingungen.

Die Bauweise und Auslegung eines Fahr-zeugs beeinflussen dessen Bewegungen unddessen Fahrverhalten.

Das Fahrverhalten ist die Fahrzeugreak-tion auf Fahrerhandlungen (z. B. Lenken,Gasgeben, Bremsen) und auf Störungen vonaußen (z. B. Fahrbahnzustand, Wind).Gutes Fahrverhalten zeigt sich in der Fähig-keit, den Kurs exakt zu halten und damit dieAufgabe eines Fahrers voll zu erfüllen.Dabei hat der Fahrer die Aufgaben,� seine Fahrt den Verkehrs- und Straßenver-

hältnissen anzupassen,� die geltenden Gesetze im Straßenverkehr

zu befolgen,� der Fahrstrecke, gegeben durch den

Straßenverlauf, bestmöglich zu folgen und� vorausschauend und verantwortungsbe-

wusst sein Fahrzeug zu führen.

So gleicht der Fahrer die Fahrzeuglage unddie Fahrzeugbewegungen immer wiedereinem subjektiv empfundenen Idealzustandan. Er reagiert vorausschauend, handeltgemäß seiner Erfahrung und passt sich sodem aktuellen Straßenverkehrsgeschehenan.

FahrerSollkurs

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AntriebBremsenLenkung

Gesamtsystem „Fahrer – Fahrzeug – Umwelt“als Regelkreis

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Fahrsicherheit im Kraftfahrzeug Ӏ Grundlagen des Fahrens Ӏ 15

Beurteilung des Fahrverhaltens

Zur Beurteilung des Fahrverhaltens ist diesubjektive Beurteilung durch versierteFahrer noch immer der wichtigste Beitrag.Subjektive Wahrnehmungen lassen nurrelative Bewertungen zu, geben also keinenAufschluss über objektive „Wahrheiten“.Subjektive Erfahrungen mit einem Fahrzeugkönnen folglich nur vergleichend mit Er-fahrungen an anderen Fahrzeugen eingesetztwerden.

Das Fahrzeugverhalten beurteilen Test-fahrer in Fahrversuchen mit ausgewähltenFahrmanövern, die in ihrer Konzeptiondirekt am „normalen“ Verkehrsgeschehenorientiert sind. In einem geschlossenenRegelkreis (englisch: closed loop) wird dasGesamtsystem (einschließlich Fahrer) beur-teilt. Dabei wird der bezüglich seines Ver-haltens nicht präzise zu definierende Fahrerdurch eine objektiv vorgegebene Einleitungvon Störgrößen ersetzt und die daraus resul-tierende Fahrzeugreaktion analysiert undbeurteilt. Folgende, durch die ISO genormteoder sich im Normierungsprozess befin-dende Fahrmanöver (durchgeführt auftrockener Fahrbahn) dienen als anerkannteVerfahren der Fahrzeugbeurteilung bezüg-lich der Fahrzeugstabilität:� Stationäre Kreisfahrt,� Übergangsverhalten,� Bremsen in der Kurve,� Empfindlichkeit bei Seitenwind,� Geradeauslaufverhalten und � Lastwechsel bei Kreisfahrt.

Hierbei sind die Führungsgröße wie z. B. derFahrbahnverlauf oder Fahreraufgaben vongrundlegender Bedeutung. Der jeweiligeFahrer versucht seine Eindrücke und Erfah-rungen während der Fahrmanöver, die eranhand seiner Fahreraufgaben durchführt,zu sammeln, um sie anschließend z. T. mitEindrücken und Erfahrungen andererFahrer zu vergleichen. Die oft gefährlichenFahrmanöver (z. B. von VDA standardisier-ter Ausweichtest, auch „Elch-Test“ genannt),die von mehreren Fahrern durchgeführtwerden, geben über die Eigenschaften und

die Dynamik des zu untersuchenden Fahr-zeugs Aufschluss:� Stabilität,� Lenk- und Bremsbarkeit sowie� das Verhalten in Grenzsituationen sollen

beschrieben und mit diesen Versuchenverbessert werden.

Die Vorteile dieses Verfahrens sind:� das Gesamtsystem („Fahrer – Fahrzeug –

Umwelt“) kann geprüft werden und� viele Situationen des täglichen Verkehrs-

alltages können realistisch simuliertwerden.

Die Nachteile dieses Verfahrens sind:� die große Streuung der Ergebnisse, da die

Fahrereigenschaften, Wind- und Fahr-bahnverhältnisse sowie die Anfangsbedin-gungen eines jeden Manövers unter-schiedlich sind.

� Subjektive Wahrnehmungen und Erfah-rungen können individuell interpretiertwerden.

� Das Leistungsvermögen eines Fahrerskann über Erfolg oder Misserfolg einerVersuchsserie entscheiden.

Tabelle 1 (nächste Seite) enthält die wich-tigsten Fahrmanöver zur Beurteilung desFahrverhaltens im geschlossenen Regelkreis.

Eine objektive Festlegung der fahr-dynamischen Eigenschaften im geschlosse-nen Regelkreis („Closed Loop“-Betrieb,d. h. mit dem Fahrer, Bild 2) ist bis heute inder Praxis noch nicht vollständig gelungen,da das Regelverhalten des Menschen subjek-tiv ausgeprägt ist.

Trotzdem gibt es neben objektiven Fahr-tests verschiedene Testfahrten, die geübtenFahrern Aufschluss über die Fahrstabilitäteines Fahrzeugs geben können (z. B. einSlalomkurs).