Neue Crash-Testmöglichkeiten im neuen Technologiezentrum Fahrzeugsicherheit

Das flexible, effiziente Crashbahnkonzept im neuen Technologiezentrum Fahrzeugsicherheit bietet nicht nur die Möglichkeit klassischer Crashtests, sondern schafft die Voraussetzungen für ganz neue Versuchsanordnungen: Fahrzeug-Fahrzeug-Kollisionen (Car2Car) unter allen Winkeln, die Evaluierung von PRE-SAFE^®, automatisiert gefahrene Manöver mit anschließendem Crash, Crashtests mit Lkw. Insgesamt sind rund 70 verschiedene Crashtest-Konfigurationen möglich. Hinzu kommen das Schlittenprüffeld zur Erprobung von Komponenten und neue Methoden zur Vermessung der Fahrzeuge vor und nach dem Crash.

Schon immer hat Mercedes-Benz mehr und anspruchsvollere Crashtests durchgeführt, als es Gesetze vorschreiben und Ratings erfordern. Die vielfältigen Testmöglichkeiten im neuen TFS unterstützen Mercedes-Benz bei dieser Schrittmacherfunktion. Hinzu kommt: In den nächsten Jahren werden in den wichtigen Automärkten der Welt neue Vorschriften wirksam. Mercedes-Benz arbeitet daran, den Ablauf von Unfällen noch realistischer im Crashtest darzustellen und auch die PRE-SAFE^® Systeme in die Versuchsdurchführung einzubinden. Außerdem gilt das Ziel, Unfälle durch den Einsatz von Assistenzsystemen in der Schwere zu reduzieren oder möglicherweise ganz zu vermeiden.

Das Technologiezentrum Fahrzeugsicherheit bietet dafür die notwendigen Platzverhältnisse, so misst die längste Crashbahn mehr als 200 m. Insgesamt sind fünf Crashblöcke vorhanden, wovon einer im Raum flexibel verfahrbar und ein weiterer um die Hochachse drehbar ist. Diese beiden Crashblöcke sind für den effizienten Betrieb an jeder ihrer vier Seiten mit einer anderen Barriere vorkonfiguriert. Zusammen mit einem mobilen Trennwandsystem ermöglicht die Anlage den gleichzeitigen und unabhängigen Betrieb von bis zu vier Crashbahnen. Dank des neuen Betriebskonzeptes und des flexiblen Anlagenlayouts können im Jahr rund 900 Crashtests durchgeführt werden. Hinzu kommen etwa 1.700 Schlittenversuche pro Jahr.

Der große, säulenfreie Bereich eignet sich z.B. für die Erprobung von Pre-Crash Systemen in der Vorunfallphase oder auch für Fahrzeug-Fahrzeug-Versuche. Dabei kann das getestete Fahrzeug auf herkömmliche Weise durch ein Zugseil angetrieben werden. Außerdem wird daran gearbeitet, dass sich die Testwagen in Zukunft mit eigener Motorkraft frei programmierbar, unabhängig von der Seilzuganlage, bewegen können.

Folgende Crashkonfigurationen sind Beispiele für neue Erprobungsmöglichkeiten im TFS:

• In einem Winkel kollidierende Fahrzeuge (Anforderung der amerikanischen Sicherheitsbehörde NHTSA), darunter der „Oblique“ -Test mit einem besonders schweren, bewegten Stoßwagen (2.500 kg) mit einer vorne angebrachten deformierbaren Barriere. Das Testfahrzeug steht bei dieser Konstellation stationär. Der Stoßwagen fährt mit einer Geschwindigkeit von 56 mph (ca. 90 km/h) und einer teilweisen Überdeckung von 35% schräg frontal auf das Fahrzeug.
• Kreuzungsunfälle (beide Fahrzeuge bewegen sich und treffen in wählbaren Winkeln und Geschwindigkeiten aufeinander, ein Fahrzeug wird dabei seitlich getroffen).
• Kompatibilitäts-Crashversuche Car2Car.
• Fahrmanöver zur realistischen Darstellung der Vorunfallphase ermöglichen die Erprobung neuer Assistenz- und PRE-SAFE^® Systeme.
• Versuche auch mit schweren Nutzfahrzeugen möglich, z.B. Lkw-Auffahrversuche auf Anhänger- oder Pfahlbarrieren.

Crashversuche auf der Winkelbahn:

• Car2Car-Versuche, Aufprallwinkel 0°-180°, 15°-Rasterung ist vorbereitet, beliebige weitere Winkel sind konfigurierbar.
• Versuche zur Erprobung von aktiven Fahrassistenzsystemen mit Brems- und Lenkeingriff. Dazu kann ein mobiler Crashblock entsprechend auf der Winkelfläche positioniert werden. Das Fahrzeug wird per Seilzug oder durch den eigenen Motor angetrieben. Ein Regelsystem ermöglicht im Fall des eigenen Antriebs eine frei programmierbare Bewegung des Testfahrzeugs.

• Standardfahrmanöver wie Fishhook (Ausweichmanöver mit Wanktest zur Bestimmung der Überschlaggefahr), Spurwechsel oder Ausweichmanöver können ebenfalls dargestellt werden.

Hinzu kommen, zusätzlich zum Mercedes-Benz-internen Dachfalltest, neue Überschlagversuche, bei denen die ebenfalls neue Böschungsrampe zum Einsatz kommt. Das Fahrzeug wird dabei auf einem 2 m hohen Schlitten beschleunigt und an die Böschungsrampe (Böschungslänge ca. 20 m) übergeben. Der Böschungswinkel ist von 25° bis 50° einstellbar. Die Überschlagversuche dienen beispielsweise zur Absicherung der Airbag-Auslöselogik und Validierung der automatischen Notrufsysteme.

Frei programmierbares Fahren in der Crashhalle

Die Anlage ist darauf vorbereitet, dass sich die Testfahrzeuge auch ohne ein Zugseil in der Halle frei mit eigenem Antrieb bewegen. Voraussetzung dafür sind gebäudeseitig ein Orientierungssystem und fahrzeugseitig der Zugang zu Gas, Bremse und Lenkung. Letzterer ist über eine dafür definierte Schnittstelle möglich – und zwar ohne dass ein Lenk- oder Schaltroboter an Bord ist, der den Crashtest-Dummys den Platz wegnehmen würde.

Ziel ist es beispielsweise, durch Messung der Verzögerungswerte bei den Dummys objektiv bewerten zu können, wie PRE-SAFE^® Systeme dazu beitragen, die Unfallfolgen zu mindern. Durch die definierte Schnittstelle können Fahrzeuge ohne große Umrüstzeiten getestet werden. Möglich sind so

• gebremste/beschleunigte Versuche
• Kurvenfahrt
• Car2Car-Crashs unter verschiedenen Winkeln (mit nicht linearem Anfahrtsweg)
• Beschleunigung und Verzögerung in der Vorunfallphase
• hohe Treffergenauigkeit.

Herausforderung Lkw-Crashtest

Die neue Crashanlage bietet speziell für schwere Nutzfahrzeuge einzigartige Möglichkeiten mit viel Platz und Sicherheitszonen für Tests mit verschiedensten Fahrzeug- und Hinderniskonfigurationen aus unterschiedlichen Winkeln und Geschwindigkeiten. Das TFS erlaubt erstmals reproduzierbare Crashtests mit schweren Nutzfahrzeugen in einer ausreichend dimensionierten Halle, unabhängig von der Witterung und den Lichtverhältnissen.

Die Crashtests mit schweren Lkw stellen die Sicherheits-Experten von Mercedes‑Benz vor besondere Herausforderungen. Das hängt zunächst mit Größe und Gewicht der Testprobanden zusammen: Eine typische Sattelzugmaschine für den Fernverkehr wiegt mit etwa 7,5 t ungefähr so viel wie fünf Pkw der Mercedes‑Benz C-Klasse. Motorwagen mit Aufbau sind nochmals schwerer. Auch die Breite von 2,55 m und eine Fahrzeughöhe von bis zu 4,0 m bedeuten eine eigene Dimension.

Realitätsnah sind die bei den Crashs gefahrenen Geschwindigkeiten: Sie gehen von einer Notbremsung durch den Fahrer bzw. einen Notbremsassistenten aus und belaufen sich deshalb auf 20 km/h bis 50 km/h.

Beispiele für wichtige Crashtests von Mercedes-Benz Lkw, die jetzt im neuen Technologiezentrum Fahrzeugsicherheit (TFS) absolviert werden:

• Anprall gegen starre sowie bewegliche Pritschenattrappen mit Solofahrzeugen und Sattelzugmaschine mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowie unterschiedlichen Überdeckungen und Anprallwinkeln
• Anprall gegen eine feste Wand mit voller Überdeckung
• Frontalcrash zwischen Lkw und Pkw, mit verschiedenen Geschwindigkeiten, Überdeckungen und Anprallwinkeln zur Evaluierung des Partnerschutzes
• Überfahren einer starren, 200 mm hohen Bordsteinbarriere mit beispielsweise 40 km/h
• Anprall mit beispielsweise 50 km/h gegen einen Pfahl auf der Fahrerseite.

Das Schlittenprüffeld für Komponententests

Zur Entwicklung und Feinabstimmung von Rückhaltesystemen wie Sicherheitsgurten, Airbags oder Kindersitzen ist eine Vielzahl von Tests nötig – häufig schon in einer Phase, in der noch keine Prototypen des Fahrzeugs zur Verfügung stehen. Durchgeführt werden diese auf insgesamt vier verschiedenen Schlittenanlagen, mit denen der Beschleunigungs-/Verzögerungsbereich von 0 bis 120 g abgedeckt wird. Die vier Anlagen sind

• zwei Schlittenanlagen mit elektrischem Linearmotorantrieb zur Erfüllung der hohen Anforderungen an Reproduzierbarkeit und Genauigkeit (beschleunigende und zerstörende Versuche). Eine Besonderheit sind die zeitsynchron mitfahrenden Kameraschlitten
• eine hydraulische Katapultanlage und
• eine Hydrobremse mit Schlittenwagen, bei der die Verzögerung durch ein definiertes hydraulisches Abbremsen geschieht.

Wichtiger Bestandteil des Schlittenprüffelds ist das neue Schlittenaufspannkonzept. Zur Reduzierung der bewegten Massen wurden Stoß- und Aufbauschlitten funktional getrennt. Außerdem wird durchgängig ein Luftkissen-Transport-System zur erschütterungsfreien Bewegung der Versuchsaufbauten und der empfindlichen Dummys verwendet. Die Übergabe der Schlittenaufbauten an die Prüfeinrichtung ist ohne Kran möglich.

Fahrzeugscan – Flächenmessung vor und nach dem Crash

Vor und nach dem Test erfolgt eine genaue Vermessung der Fahrzeuge für den Abgleich mit den Daten aus den Simulationsberechnungen. Eine besondere Herausforderung dabei ist die Vermessung von Flächen, etwa einer Tür nach einem Seitenaufprall.

Für die Vorvermessung setzen die TFS-Experten auf Photogrammetrie, die auch bisher schon teilweise genutzt wurde. Die Photogrammetrie ist ein optisches Messverfahren zur Bestimmung der Deformation an bestimmten relevanten Punkten des Testfahrzeuges. Das Verfahren ist besonders schnell und nahezu wartungsfrei.

Vor und nach einem Seitencrash wird zusätzlich die Außenhaut des Fahrzeuges gescannt. Bislang erfolgte dies manuell durch Bewegen eines Scanners um das Fahrzeug. Dieser Arbeitsschritt wurde teilautomatisiert: Das Fahrzeug dreht sich nun auf einer Drehscheibe um einen ortsfesten Scanner, der nur noch in Höhe und Abstand manuell positioniert werden muss. In Planung ist sogar schon das vollautomatisierte Scannen, bei dem selbst diese Handgriffe entfallen.

Quelle: Daimler AG