Reaktives Mensch-Modell berücksichtigt auch die Pre-Crash-Phase

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Das Virtual Vehicle Research Center entwickelt mit Partnern ein neuartiges, reaktives Mensch-Modell für Unfallszenarien. Mit diesem Modell soll sich die Bewegung von Insassen vor allem unmittelbar vor Kollisionen genauer simulieren lassen.

Pro Tag sterben täglich rund 75 Menschen auf Europas Straßen, berichtet das österreichische Virtual Vehicle Research Center. Wissenschaftler der Einrichtung entwickeln nun gemeinsam mit Forschungspartnern wie der Technischen Universität Graz und Industriepartnern wie Audi, BMW, Daimler, Porsche und Volkswagen ein neuartiges, reaktives Mensch-Modell für Unfallszenarien. Damit lässt sich laut Angaben der Experten die Bewegung von Insassen vor allem unmittelbar vor Kollisionen deutlich genauer simulieren und auf lange Sicht die Sicherheitssysteme in Fahrzeugen weiter verbessern. Das numerische Simulationsmodell OM4IS (Occupant Model for Integrated Safety) bildet den menschlichen Körper mit seinen Muskeln virtuell nach und berücksichtigt besonders auch die Pre-Crash-Phase. In den Sekunden vor dem Aufprall gibt es nämlich eine besonders große Vielfalt an möglichen Bewegungsreaktionen der Insassen, erläutern die Forscher und ergänzen: Hier versagen klassische Crash-Tests mit Dummies.

Numerisches Simulationsmodell für integrale Sicherheit

Mit der numerischen Simulation menschlicher Bewegungen in der Pre-Crash-Phase sei jedoch eine realitätsnahe, virtuelle Auslegung integraler Sicherheitssysteme möglich, die bereits vor dem Aufprall eingreifen kann. So könne die Unfallschwere deutlich vermindert beziehungsweise der Unfall sogar ganz vermieden werden. Bremsassistenten erkennen beispielsweise mithilfe von Kamerasystemen die Gefahr noch vor dem Fahrer. Um solch neue, integrale Sicherheitssysteme entwickeln zu können, sind genaue Modelle über das Verhalten des Menschen bei Brems- und Lenkmanövern in Notsituationen entscheidend, betonen die Entwickler.

Virtual-Vehicle-Forscher haben das reaktive Mensch-Model entwickelt, um solche reaktiven und intuitiven Bewegungen in numerischen Simulationen abzubilden. Mit dieser Entwicklung sollen Fahrzeughersteller wie auch Zulieferer die Bewegungen von Insassen in Unfallszenarien besser verstehen und die neuen Erkenntnisse bei der Entwicklung der Sicherheitssysteme einfließen lassen können.

Die große Herausforderung bei dem Projekt sei, in nur einem numerischen Modell zwei sehr unterschiedliche physikalische Bereiche zu erfassen. Einerseits die sanfte Phase vor dem Crash und andererseits den harten eigentlichen Aufprall mit sehr hohen Belastungen. Einige Sekunden vor dem Aufprall wirken je nach den Reibungseigenschaften der Reifen und Bremssystemen noch relativ geringe Kräfte auf die Insassen, die noch viele Reaktionsmöglichkeiten des Menschen erlauben, erläutern die Forscher. Beim Crash hingegen träten sehr hohe Beschleunigungen in nur rund 100 Millisekunden auf, was wiederum eine ideale Abstimmung der Wechselwirkung zwischen Gurt, Airbag und dem Fahrzeug-Interieur erfordere.

Reale Tests für realistische Simulationen

Um eine möglichst realitätsnahe und repräsentative Datenbasis zur Parametrierung des Simulationsmodells zu schaffen, kamen Angaben zufolge bei dem Projekt neue Fahrzeugversuche zum Einsatz. Anstatt einfacher Schlittenversuche wurde das kinematische Verhalten (Erfassung der Bewegungen) von 60 Probanden direkt bei verschiedenen Notbrems-, Spurwechsel- und kombinierten Manövern im Fahrzeug bestimmt, um wirklich realitätsnahe Ergebnisse zu erzielen, erläutern die Wissenschaftler. Die Fahrzeugkinematik, die Insassenkinematik und die dabei auftretenden Muskelaktivitäten seien während der Manöver exakt vermessen und aufgezeichnet worden.

Mit dem reaktiven Mensch-Modell OM4IS bekommt die Fahrzeugindustrie bei der Entwicklung und Auslegung integraler Sicherheitssysteme eine wichtige Unterstützung, um beispielsweise Notbremsassistenten weiterzuentwickeln oder die Airbag-Auslösung genau auf bestimmte Crash-Situationen anzupassen, betonen die Experten des Zentrums. Aktuell befinde sich das neue Simulationsmodell in der Weiterentwicklungs- und Testphase gemeinsam mit dem Partnership for Dummy Technology and Biomechanics, welche die Kooperationsplattform der deutschen Automobilhersteller Audi, BMW, Daimler, Porsche und Volkswagen darstellt. Zugleich könne das System wesentliche Antworten auf aktuelle Fragen bei der Entwicklung hoch-automatisierter oder autonomer Fahrsysteme bieten: Wie stark darf etwa in Notsituationen gebremst oder ausgewichen werden, ohne die Passagiere zu gefährden?

Kürzlich wurde das seit März 2009 laufende Projekt für den österreichischen Fast Forward Award nominiert. Am 11. September 2014 findet in der Grazer Stadthalle die Endrunde und Siegerehrung dieses österreichischen Wirtschaftspreises statt.