Reference scenarios for the development and evaluation of active safety systems

Um die Anzahl der Unfälle und die dabei Verletzten und Getöteten trotz eines steigenden Verkehrsaufkommens zu reduzieren, muss die Fahrzeugsicherheit weiter verbessert werden. Die Aktive Sicherheit trägt dazu bei, Unfälle zu vermeiden oder Unfallfolgen durch Maßnahmen vor der Kollision zu reduzieren. Sie verspricht bei gleicher Investition aktuell meist einen größeren Sicherheitseffekt als die Passive Sicherheit, da diese bereits ein sehr hohes Niveau erreicht hat. Um im Entwicklungsprozess Aktiver Sicherheitssysteme effektive Anforderungen zu definieren, Potenziale zu erkennen und diese am Ende in Simulationen und Realtests bewerten zu können, sind analog zu den Crashtests der Passiven Sicherheit Belastungstests für Aktive Sicherheit erforderlich. Die Basis hierfür stellen Referenzszenarien dar. Diese sind eine begrenzte Anzahl an systematisch abgeleiteten Verkehrssituationen, die einen Großteil des realen Verkehrsgeschehens repräsentieren. Für die Definition von Referenzszenarien für Aktive Sicherheit müssen Abläufe von typischen Verkehrssituationen gefunden werden. Hierfür sind Informationen über repräsentative unkritische aber auch kritische Verkehrs- sowie Unfallsituationen erforderlich. In dieser Arbeit wurde eine Methodik entwickelt, mit der Referenzszenarien aus den drei Datenquellen "Unfalldaten", "natürliche Fahrdaten" und "Versuche zur Analyse des Fahrverhaltens" identifiziert und beschrieben werden können. Dabei werden zu Beginn die verfügbaren Datenquellen sowie bisherige Studien erläutert. Im Bereich der Unfalldatenbanken werden Beispiele wie die "German In-Depth Accident Study" (GIDAS) näher beschrieben. Ebenso wird unter anderem die "100 Car Naturalistic Study" als der bisher größte Feldversuch sowie verschiedene Werkzeuge für die Durchführung von Probandenversuchen erläutert. Darauf aufbauend wurden Auswertemethoden entwickelt, Potenziale identifiziert und beispielhafte Ergebnisse aller drei Datenquellen dargestellt. Für den präventiven Fußgängerschutz konnte auf Basis von Unfalldaten ein Referenzszenario für Deutschland und die USA identifiziert werden, und das Fahrerverhalten wurde mit Hilfe eines Fahrsimulatorversuch in unkritischen wie auch kritischen Situationen bestimmt. Für den präventiven Frontschutz wurden zusätzlich die Informationen der natürlichen Fahrdaten aus dem Feldversuch "euroFOT" für die Entwicklung von Referenzszenarien genutzt. Am Ende werden die Ergebnisse anhand eines Zeitstrahls des Situationsablaufes zusammengeführt und vollständig beschriebene Referenzszenarien entwickelt. Diese können als Grundlage für eine aussagekräftige Sicherheitsbewertung von Systemen der Aktiven Sicherheit verwendet werden.To reduce the number of accidents and injured and killed persons despite an increased traffic volume it is necessary to further improve the safety of vehicles. Active Safety contributes to avoid accidents or to reduce their consequences by measurements before the collision. With the same effort Active Safety promises to have a higher safety benefit at the moment compared to Passive Safety. To define requirements, to realize potentials and to evaluate such systems in simulations and real tests during the development process stress tests for Active Safety are needed according to the crash tests of Passive Safety. The bases for these tests are reference scenarios. They are a limited set of systematically developed traffic situations that represent most of the real traffic. Sequences for typical traffic situations have to be identified for the definition of reference scenarios for Active Safety. Therefore information about representative uncritical and critical traffic situations as well as accidents is needed. In this thesis a methodology was developed to identify and describe reference scenarios based on the three data sources "accident data", "natural driving data" and "experiments to analyze driver behavior". At the beginning these three data sources are explained and previous studies are presented. For example the "German In-Depth Accident Study" (GIDAS) is described in detail. Equally the "100 Car Naturalistic Study" is explained as the biggest field test so far and different tools for the realization of experiments with test persons are displayed. Based on these findings potentials, analyzing methods and exemplary results were developed and are shown in this thesis. For the preventive pedestrian protection a reference scenario for Germany and the USA was identified based on accident data and the driver behavior in uncritical and critical situations was determined in a driving simulator experiment. In addition to that the information of natural driving data collected in the field test “euroFOT” is used for reference scenarios for preventive front protection. In the end the results are combined by using a time line for the sequence of a traffic situation and completely described reference scenarios are developed. They can be used as a basis for a meaningful safety assessment of Active Safety systems