Verkehrssicherheitsforschung

Verkehrssicherheit

Die aktuellen Veränderungen im Bereich der Mobilität und im Straßenverkehr führen zu neuen Herausforderungen in der Verkehrssicherheit. Eine Vielzahl unterschiedlicher Verkehrsteilnehmender, die sich hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit, Manövrierfähigkeit und Verletzbarkeit unterscheiden, kennzeichnet das aktuelle Verkehrsgeschehen, vor allem in urbanen Bereichen. Automatisierung und Elektrifizierung führen zu einem bislang nie dagewesenen Verkehrsmix. Gemeinsam genutzte Verkehrsflächen stellen insbesondere für ungeschützte Verkehrsteilnehmende zu Fuß, per Rad oder Pedelec ein hohes Risiko dar.

Nur mit einem tiefen Verständnis des aktuellen Verkehrs mit den unterschiedlichen Risiken und Gefahren für alle Verkehrsteilnehmenden und mit einer umfangreichen Kenntnis zum Unfallverhalten gängiger Fahrzeuge lässt sich der heutige und zukünftige Verkehr sicher gestalten. Getrieben vom Ziel der »Vision Zero« – also dem Ziel, mittelfristig getötete und schwerverletzte Personen im Straßenverkehr völlig zu vermeiden, will das Fraunhofer EMI mit seinen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Fahrzeug- und Verkehrssicherheit einen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit leisten. Dabei legen wir den Fokus auf folgende Themen:

1.       Realitätsabbildend Verkehrsflusssimulation und Identifikation kritischer Situationen

2.       Sicherheit von gefährdeten Verkehrsteilnehmenden

3.       Crashsicherheit von Fahrzeugen

4.       Batteriesicherheit

Realitätsabbildende Verkehrsflusssimulation (agentenbasierte Simulation) und Identifikation kritischer Situationen

Künstliche Intelligenz kann dabei helfen, die Sicherheit des Straßenverkehrs zu verbessern. Zudem kann man mithilfe realistischer agentenbasierter Simulationen etwaige Gefahrenlagen im Verkehrsfluss voraussagen und ihnen so vorbeugen. In verschiedenen Projekten werden am Fraunhofer EMI realitätsabbildende Simulationstechnik und Verarbeitungsverfahren weiterentwickelt und verbessert. Die so gewonnenen Daten können sowohl städteplanerische Maßnahmen unterstützen sowie im immer komplexer werdenden Straßenverkehr die Etablierung neuer automatisierter Fahrfunktionen bis hin zu autonomen Fahrzeugen ermöglichen.

Agentenbasierte Verkehrsflusssimulation

© Adobe Stock

Die Vielzahl von Simulatoren, die in den letzten Jahren entwickelt wurden, erlaubt es, die Trajektorien von Fahrzeugen auf vorgegebenen Strecken zu simulieren. Damit lassen sich auch städteplanerische Maßnahmen, zum Beispiel zur Stauvermeidung, unterstützen. In der aktuellen Forschung ist insbesondere die realistische Nachbildung von Unfällen und kritischen Verkehrssituationen in den Fokus gerückt. So können auch das Zukunftsthema des automatisierten Fahrens und vor allem die dafür notwendigen Etablierungsprozesse mehr und mehr simulativ angegangen werden.

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Projekt AVEAS

© Adobe Stock

Im Projekt AVEAS geht es darum, kritische Verkehrssituationen für künftige automatisierte Fahrfunktionen zu erkennen, zu analysieren und zu simulieren.

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Projekt KIsSME

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Das Verbundvorhaben KIsSME untersucht, wie künstliche Intelligenz (KI) Datenmengen zur effizienten Szenarienerfassung bei der Erprobung hochautomatisierter Fahrzeuge verdichten kann. Das Fraunhofer EMI arbeitet dabei an den Themen Kritikalität, schnelle Simulationen und lernfähige Algorithmen.

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Multisafe: Sicherheit im urbanen Straßenverkehr

Im Projekt Multisafe (Smart Multimodal Intersection for Traffic Safety) wurden Verkehrssituationen in der Stadt aufgenommen und simuliert. Dazu wurden definierte das Projektteam zunächst urbane Verkehrsszenarien an einer T-Kreuzung, die unter anderem Überholvorgänge, abbiegende Fahrzeuge und Bremsmanöver, aber auch den Fuß- und Fahrradverkehr beinhalteten.

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Sicherheit von gefährdeten Verkehrsteilnehmenden

Im urbanen Straßenverkehr sind Fußgänger und Fußgängerinnen, Fahrradfahrende und Nutzende von motorisierten Zweirädern besonders häufig in schwere Unfälle involviert. Die Untersuchung von unterschiedlichen Unfallszenarien mit VRU-Beteiligung ist ein Forschungsfeld am Fraunhofer EMI. Für bestmögliche Analysen zum Verletzungsrisiko werden in Experimenten moderne Crashtest-Dummys und in Simulationen Finite-Elemente-Menschmodelle eingesetzt.

ATTENTION – Artificial intelligence for real-time injury prediction

© MEV

Ziel des Projekts ATTENTION ist es, eine Methode zur Echtzeit-Verletzungsprognose von ungeschützten Verkehrsteilnehmenden (VRU) wie Fußgängern oder Radfahrern zu entwickeln.

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E-Scooter-Unfälle – Dummys und Menschmodelle im Einsatz

© Fraunhofer EMI

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMwurden am Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI, Kollisionen von E-Scooter-Fahrenden mit Bordsteinkanten experimentell und simulativ nachgestellt.

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Wheelcharity-Verkehrssicherheit-Rollstuhlfahrenden

© Fraunhofer EMI

Ziel des Projekts ist es, Erkenntnisse zum Unfallverhalten von Rollstuhlfahrenden (Wheelchair Users, WCUs) zu gewinnen, mögliche Verletzungsrisiken zu identifizieren, Optimierungspotenziale aufzuzeigen und beispielhaft auf Anwendbarkeit zu testen.

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Mehr Sicherheit für alle im Straßenverkehr – Forschung mit biofidelen Dummys

Der Schutz verletzlicher Verkehrsteilnehmender (Vulnerable Road Users, VRU) stellt einen kritischen Aspekt der Verkehrssicherheit dar. Verbraucherschutzorganisationen haben bereits Richtlinien zum VRU-Schutz etabliert, die bei der Entwicklung von Neufahrzeugen greifen und sich bisher auf Fußgänger und Fußgängerinnen sowie Radfahrende konzentrierten.

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Crashsicherheit von Fahrzeugen

Zur Verbesserung der Crashsicherheit eines Fahrzeugs ist es elementar zu wissen, wie sich beim Crash die Materialien und Strukturen im Innern des Fahrzeugs verhalten. Das Crashzentrum der Fraunhofer-Gesellschaft am Fraunhofer EMI arbeitet mit hochmodernen Röntgenanalyse- und Simulationsverfahren, um Vorgänge sichtbar zu machen, die von außen nicht erkennbar sind und daher von Hochgeschwindigkeitskameras nicht aufgenommen werden können. Dies ermöglicht neue und zukunftsweisende Perspektiven auf die Unfallsicherheit von Fahrzeugen.

Neuer Crashtest: Wie gut schützen Fahrzeuge ihre Unfallpartner?

© Fraunhofer IIS

Ein typisches Unfallszenario auf einer Landstraße: Zwei Fahrzeuge mit mittelhoher Geschwindigkeit prallen frontal aufeinander. Bei den meisten Kollisionen dieser Art erfolgt der Aufprall nur in einem bestimmten Bereich der Fahrzeugfront, nicht über die gesamte Breite. Am Crashzentrum der Fraunhofer-Gesellschaft am Fraunhofer EMI ist es durch den Einsatz von Röntgendiagnostik (X-ray Car Crash, X-CC) möglich, den zeitlichen Verlauf der inneren und nicht direkt sichtbaren Strukturdeformationen zu analysieren, die entstehen, während das Unfallfahrzeug in die Struktur eindringt.

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X-ray Car Crash – der durchleuchtete Crashtest

© Fraunhofer EMI

Am Fraunhofer EMI wird ein neuartiges Mess- und Auswerteverfahren entwickelt, das unter Einsatz von Röntgendiagnostik die Beobachtung des dynamischen Verhaltens verborgener Fahrzeugstrukturen unter Crashbelastung ermöglicht. Mithilfe eines solchen Verfahrens können während des Fahrzeugcrashs wertvolle Informationen zur Validierung und Optimierung von numerischen Crashsimulationen erfasst werden.

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Weltweit erste Röntgenaufnahmen beim Rädercrash

© Fraunhofer EMI

Die Räder eines Autos spielen bei einem Fahrzeugcrash eine wichtige Rolle, insbesondere beim Frontalcrash mit geringer Überdeckung. Am Fraunhofer EMI sind nun im Rahmen einer Studienarbeit die weltweit ersten Röntgenbilder von Rädern während des Crashs entstanden. Die Versuche wurden in einem eigens dafür konzipierten Versuchsaufbau im Crashzentrum der Fraunhofer-Gesellschaft am Fraunhofer-EMI-Standort Efringen-Kirchen durchgeführt.

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Batteriesicherheit

Die Anzahl der Elektroautos nimmt stetig und signifikant zu. Die Batterien werden immer leistungsfähiger und erlauben höhere Reichweiten. Dabei bergen die starken Energiespeicher auch Gefahrenpotenzial. Am Fraunhofer EMI werden geladene Batterien von Elektroautos unter Extrembedingungen getestet und untersucht.

Wie sicher schlägt das Herz des Elektroautos?

© Fraunhofer EMI

Wo liegen die Belastungsgrenzen von Batterien beim Crash? Das Fraunhofer EMI nutzt seine Expertise in der Untersuchung hochdynamischer Vorgänge, um Batterien für Elektrofahrzeuge sicher zu machen.

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BATTmobil – Crashsicherheit von Batterien

Zur Beurteilung der Crashsicherheit von Batterien ist ein tiefergehendes Verständnis möglicher Zelldeformationen und deren Bewertung in Bezug auf das Auftreten eines Kurzschlusses notwendig, der nach einem Unfall durch die Zerstörung der inneren Zellstruktur auftreten kann.

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Röntgenvideoanalyse für dynamische Versagensvorgänge im Innern von Lithium-Ionen-Batterien

© Fraunhofer EMI

Ein detailliertes Verständnis von Versagensprozessen im Innern von Batteriezellen ist zentral wichtig, um die Sicherheit und Robustheit dieser Energiespeicher zu erhöhen. Für diesen Zweck wird auch dynamisches Röntgen eingesetzt, wie zum Beispiel am Synchrotron ESRF in Grenoble, mit dem das EMI zusammenarbeitet.

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