Erkenntnisse zum Deformationsverhalten moderner Fahrzeuge und zur Belastung der Insassen beim Heckanprall

2007, p. 44 (#2)

Kollisionen bei niedrigen Geschwindigkeiten sind schwieriger zu rekonstruieren, seit neuere Stoßfängersysteme mit geändertem Verformungsverhalten geringere äußerlich erkennbare Schäden zeigen. Hinzu kommt, dass die tatsächlichen Schäden von den im Labor erzeugten Referenzschäden abweichen, wenn die Querträger der Fahrzeuge nicht richtig aufeinandertreffen. Mit Daten aus Realcrashversuchen, die das Allianz Zentrum für Technik AZT durchführte, sollen Sachverständige unterstützt werden.

Zitat

Moosmüller, G.; Reinkemeyer, C.: Erkenntnisse zum Deformationsverhalten moderner Fahrzeuge und zur Belastung der Insassen beim Heckanprall. Verkehrsunfall und Fahrzeugtechnik 45 (2007), pp. 44 – 50 (# 2)

Inhaltsangabe

Drei Versuchsreihen aus den Jahren 2002 – 2004 mit modernen Fahrzeugen wie BMW E46 (318i), Audi A3, Opel Vectra B, Audi A4, VW T4, VW Passat Limousine und Variant, Opel Zafira, VW Golf IV, Audi A6, VW Polo, Audi A8, VW Bora, Audi 100. In tabellarischer Form werden die Versuchsergebnisse übersichtlich dargestellt. Dabei wurden ausschließlich Kollisionen im unteren Geschwindigkeitsbereich (Δv bis 10 km/h) durchgeführt. Aus den Versuchen wurde der Stoßfaktor (»k-Faktor«) ermittelt. Demnach ergab sich der Stoßfaktor bei 100% Überdeckung zu 0,38...0,36...0,328, bei 50% Überdeckung zu 0,247...0,173.

Es wird darauf hingewiesen, dass man die Kollisionspartner kennen und zwischen ungebremsten und gebremsten Anstoß unterscheiden muss. Die Schadenschwere gibt keinen Aufschluss über die Unfallschwere bzw. das Verletzungsrisiko. Ein großes Schadensausmaß ergab sich beim gebremsten Anstoß bei kleinem Stoßfaktor. Beim ungebremsten Stoßfänger-Stoßfänger-Anstoß waren geringe Schäden bei relativ hohen Stoßfaktoren entstanden. Unklar blieb der Einfluss der Anhängerkupplung, der in weiteren Versuchen geklärt werden soll: hier wurden widersprüchliche Ergebnisse festgestellt, die eine qualitative Aussage zum Einfluss der AHK auf die Verletzungsschwere wohl nicht gestatteten.

Leider sind nur einige wenige Bilder exemplarisch für die Versuche abgedruckt, eine ausführliche Schadensdokumentation ist im Artikel nicht aufgeführt. Die Tabellen zu den einzelnen Versuchsreihen zeigen die Ergebnisse in abgewandelter Form wie folgt:

Tabelle zur Versuchsreihe 1 (2002)

Stoßendes Fzg	Kürzel	BMW 318i E46	Audi A3	Opel Vectra B	Audi A4	VW T4	Einheit
Masse incl. Fahrer	m	1.400	1.222	1.275	1.308	1.878	kg
Kollisionsgeschwindigkeit	v	8,55	10,06	8,82	11,05	8,00	km/h
Kollisionsgeschwindigkeit	v	2,38	2,79	2,45	3,07	2,22	m/s
Geschwindigkeitsänderung	Δv	6,21	7,96	5,83	8,42	4,69	km/h
Geschwindigkeitsänderung	Δv	1,73	2,21	1,62	2,34	1,30	m/s
Stoßzeit	t	0,189	0,123	0,214	0,101	0,108	s
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	0	4	5	6	1	km/h
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	0,00	1,11	1,39	1,67	0,28	m/s
mittl. Fahrzeugbeschleunigung	amittel Fzg	-12,46	-22,76	-11,48	-29,53	-19,72	m/s2
res. Kopfbeschleunigung	ares Kopf	21,58	34,34	19,62	45,13	14,72	m/s2
Stoßzahl	k	0,49	0,43	0,29	0,29	0,40	. /.
Gestoßenes Fzg	./.	Opel Vectra B	BMW 318i E46	Audi A3	VW T4	Audi A4	./.
Masse incl. Fahrer	m	1.275	1.400	1.222	1.878	1.308	kg
Offset	O	0	0	0	0	0	%
Unterfahren des Querträgers	./.	nein	nein	nein	nein	nein	. /.
Kollisionsgeschwindigkeit	v	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	km/h
Kollisionsgeschwindigkeit	v	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	m/s
Geschwindigkeitsänderung	Δv	6,52	6,41	5,54	5,8	6,52	km/h
Geschwindigkeitsänderung	Δv	1,81	1,78	1,54	1,61	1,81	m/s
Stoßzeit	t	0,181	0,109	0,135	0,103	0,103	s
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	5	5	3	4	5	km/h
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	1,39	1,39	0,83	1,11	1,39	m/s
mittl. Fahrzeugbeschleunigung	amittel Fzg	10,01	16,28	11,38	15,60	17,46	m/s2
Beschleunigungsdifferenz Brust - Kopf	ares Brust-Kopf	16,68	32,37	11,77	45,13	27,47	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Brust-Kopf	0,133	0,095	0,105	0,090	0,090	s
res. Brustbeschleunigung	ares Brust	36,30	59,84	30,41	52,97	39,24	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Brust	0,140	0,113	0,142	0,090	0,091	s
res. Kopfbeschleunigung	ares Kopf	47,09	70,63	58,86	54,94	67,69	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Kopf	0,177	0,133	0,159	0,151	0,130	s

Tabelle zur Versuchsreihe 2 (2003)

Stoßendes Fzg	Kürzel	VW Passat	Opel Zafira	VW Golf IV	Audi A6	VW T4	Einheit
Masse incl. Fahrer	m	1.420	1.530	1.325	1.610	1.900	kg
Kollisionsgeschwindigkeit	v	11,30	11,50	12,40	13,10	11,70	km/h
Kollisionsgeschwindigkeit	v	3,14	3,19	3,44	3,64	3,25	m/s
Geschwindigkeitsänderung	Δv	6,89	7,19	8,13	8,48	7,34	km/h
Geschwindigkeitsänderung	Δv	1,91	2,00	2,26	2,36	2,04	m/s
Stosszeit	t	0,127	0,104	0,128	0,188	0,123	s
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	6	5	8	9	6	km/h
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	1,67	1,39	2,22	2,50	1,67	m/s
mittl. Fahrzeugbeschleunigung	amittel Fzg	-24,72	-30,61	-26,98	-19,33	-26,39	m/s2
res. Kopfbeschleunigung	ares Kopf	33,35	37,28	26,49	25,51	34,34	m/s2
Stoßzahl	k	0,16	0,36	0,25	0,09	0,33	. /.
Gestoßenes Fzg	./.	Opel Zafira	VW Golf IV	VW Passat	VW T4	Audi A6	./.
Masse incl. Fahrer	m	1.530	1.325	1.420	1.900	1.610	kg
Offset	O	50	0	50	0, AHK	50	%
Unterfahren des Querträgers	./.	ja	nein	ja	ja	nein	. /.
Kollisionsgeschwindigkeit	v	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	km/h
Kollisionsgeschwindigkeit	v	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	m/s
Geschwindigkeitsänderung	Δv	6,2	8,5	7,3	5,8	8,2	km/h
Geschwindigkeitsänderung	Δv	1,72	2,36	2,03	1,61	2,28	m/s
Stoßzeit	t	0,131	0,143	0,165	0,170	0,127	s
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	5	5	2	3	5	km/h
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	1,39	1,39	0,56	0,83	1,39	m/s
mittl. Fahrzeugbeschleunigung	amittel Fzg	13,15	16,48	12,26	9,52	17,95	m/s2
Beschleunigungsdifferenz Brust - Kopf	ares Brust-Kopf	32,37	43,16	26,49	15,70	38,26	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Brust-Kopf	0,105	0,100	0,098	0,120	0,109	s
res. Brustbeschleunigung	ares Brust	38,26	53,96	38,26	44,15	51,01	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Brust	0,111	0,100	0,105	0,191	0,112	s
res. Kopfbeschleunigung	ares Kopf	57,88	84,37	58,86	29,43	117,72	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Kopf	0,135	0,161	0,167	0,162	0,169	s

Tabelle zur Versuchsreihe 3 (2004)

Stoßendes Fzg	Kürzel	VW Polo 9N	Audi A8	VW Passat Variant	VW Passat Limousine	VW Bora	Audi 100	VW Golf IV	Audi A6 Avant	Einheit
Masse incl. Fahrer	m	1.108	1.997	1.613	1.431	1.350	1.517	1.262	1.820	kg
Kollisionsgeschwindigkeit	v	17,10	10,00	12,40	15,00	12,90	11,20	15,00	10,50	km/h
Kollisionsgeschwindigkeit	v	4,75	2,78	3,44	4,17	3,58	3,11	4,17	2,92	m/s
Geschwindigkeitsänderung	Δv	14,36	4,53	6,81	12,52	9,86	7,86	9,91	5,39	km/h
Geschwindigkeitsänderung	Δv	3,99	1,26	1,89	3,48	2,74	2,18	2,75	1,50	m/s
Stoßzeit	t	0,118	0,110	0,173	0,186	0,122	0,165	0,136	0,157	s
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	12	4	6	9	7	5	8	4	km/h
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	3,33	1,11	1,67	2,50	1,94	1,39	2,22	1,11	m/s
mittl. Fahrzeugbeschleunigung	amittel Fzg	-40,22	-19,82	-22,46	-29,33	-29,33	-18,84	-30,61	-18,64	m/s2
res. Kopfbeschleunigung	ares Kopf	105,95	20,60	29,43	57,88	28,45	37,28	38,26	16,68	m/s2
Stoßzahl	k	0,23	0,31	0,17	0,39	0,38	0,39	0,15	0,20	. /.
Gestoßenes Fzg	./.	Audi A8	VW Polo 9N	VW Passat Limousine	VW Passat Variant	Audi 100	VW Bora	Audi A6 Avant	VW Golf IV	./.
Masse incl. Fahrer	m	1.997	1.108	1.431	1.613	1.517	1.350	1.820	1.262	kg
Offset	O	0	0	50	0, AHK	0	0	50	50	%
Unterfahren des Quertraegers	./.	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja	ja	. /.
Kollisionsgeschwindigkeit	v	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	km/h
Kollisionsgeschwindigkeit	v	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	m/s
Geschwindigkeitsänderung	Δv	6,7	8,5	7,7	8,4	8,2	7,7	7,3	7,2	km/h
Geschwindigkeitsänderung	Δv	1,86	2,36	2,14	2,33	2,28	2,14	2,03	2,00	m/s
Stosszeit	t	0,097	0,128	0,163	0,168	0,115	0,123	0,161	0,135	s
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	5	6	6	5	5	5	7	6	km/h
Energieäquivalente Geschwindigkeit	EES	1,39	1,67	1,67	1,39	1,39	1,39	1,94	1,67	m/s
mittl. Fahrzeugbeschleunigung	amittel Fzg	19,23	18,44	13,05	13,93	19,62	17,36	12,75	14,81	m/s2
Beschleunigungsdifferenz Brust - Kopf	ares Brust-Kopf	33,35	49,05	14,72	26,49	44,15	51,01	32,37	26,49	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Brust-Kopf	0,094	0,121	0,111	0,061	0,104	0,073	0,111	0,103	s
res. Brustbeschleunigung	ares Brust	49,05	59,84	59,84	49,05	72,59	50,03	53,96	50,03	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Brust	0,108	0,124	0,171	0,180	0,121	0,146	0,151	0,151	s
res. Kopfbeschleunigung	ares Kopf	65,73	99,08	48,07	32,37	110,85	73,58	65,73	68,67	m/s2
zugeordnete Zeit	tres Kopf	0,140	0,162	0,202	0,191	0,179	0,157	0,184	0,148	s

Fazit

Vergleich S+B / AZT

Etwas ältere Versuchsergebnisse zu Heckauffahrkollisionen können bspw. hier angesehen werden. Die nebenstehende Grafik vergleicht die Versuche des AZT aus 2002 ... 2004 mit den Versuchen von S+B.

Da die obigen Tabellen alle wesentlichen Daten enthalten, eignen sich die Versuche gut zum Nachrechnen bspw. mittels gängigem EES-Verfahren oder mit dem Kontaktkraftmodell. Allerdings wird schnell klar, dass die Eingrenzung von Stoßzahl und Stoßzeit – äußerst vorsichtig ausgedrückt – nicht ganz einfach ist. Es ist bedauerlich, dass nicht alle Schadenbilder ausführlich dokumentiert sind, sondern nur einige exemplarisch: Damit kann man kaum entsprechende Werte abschätzen bzw. mit den in der Tabelle genannten vergleichen. Die kompletten Versuche (mit Filmen, Schadensbildern und Auswertung) stehen allerdings zum Download in der AGU-Crashdatenbank bereit.

Eine Fortsetzung der Versuchsreihe wurde in VKU 04/2008 veröffentlicht. Dort werden ausschließlich Fahrzeuge mit Anhängekupplung gecrasht, um deren Einfluß auf Geschwindigkeitsänderung und Insassenbelastung zu untersuchen.