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Entwicklung eines Prüfverfahrens für Spritzschutzsysteme an Kraftfahrzeugen
BASt-Bericht F 40
Chr. Domsch, D. Sandkühler, H. Wallentowitz, Institut für Kraftfahrwesen Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
104 Seiten
Erscheinungsjahr: 2002
Preis: 5,00 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Die visuelle Wahrnehmung stellt die wichtigste Informationsquelle für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs dar. Wird die Sicht durch äußere Umstände behindert, geht ein großer Teil der zum Führen eines Kraftfahrzeugs notwendigen Informationen verloren. Die Folge ist eine deutlich eingeschränkte Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer. Die Sprühnebelbildung an Kraftfahrzeugen stellt eine solche sicherheitsrelevante Sichtbehinderung dar.
Heute übliche Radabdeckungen sind aufgrund ihrer Bauweise nicht in der Lage, diese Sprühnebelbildung effektiv zu reduzieren. Daher wurde im Jahr 1991 vom Rat der Europäischen Gemeinschaft in der Richtlinie 91/226/EWG eine sehr detaillierte Bauvorschrift für Radabdeckungen schwerer Nutzfahrzeuge festgelegt. Radabdeckungen nach dieser Vorschrift können die Sprühnebelbildung erheblich reduzieren. Die Wirksamkeit der gesamten Radabdeckung am Fahrzeug ist darin allerdings nicht Gegenstand einer Prüfung. Stattdessen wird deren Wirksamkeit bei Einhaltung der Bauvorschriften und Verwendung einer typgenehmigten Spritzschutzvorrichtung vorausgesetzt.
Im Rahmen dieses Projektes wird ein Prüfverfahren vorgeschlagen, das die Messung der Wirksamkeit von Radabdeckungen am Fahrzeug ermöglicht. Als geeignetes Verfahren zur Beurteilung einer Sichtbehinderung durch Sprühnebel hat sich die Vermessung der Lichtdurchlässigkeit der Sprühfahne mit Infrarotlasersystemen erwiesen. Zur Vermessung der Sprühnebelintensität wurde der hier eingesetzte Infrarotlaser auf ein definiertes Ziel gerichtet und die Intensität des reflektierten Laserlichtes mit Hilfe einer Photodiode gemessen. Gelangt Wasser in Form feiner Tropfen in den Bereich zwischen Ziel und Sensor, so wird das Laserlicht an den Tropfen gestreut und die von der Photodiode detektierte Lichtintensität wird vermindert. Diese Reduzierung der gemessenen Laserlichtintensität dient als Maß für die Dichte des Sprühnebels. Über die Sprühnebeldichte kann dann eine Beurteilung der Leistungsfähigkeit der Radabdeckungen erfolgen. Die Dichte der Sprühnebelwolke wird neben dem Fahrzeug parallel zur Fahrtrichtung vermessen. Unter genauer Einhaltung festgelegter Prüfbedingungen wird die Sprühnebelintensität mit dem beschriebenen Meßsystem ermittelt. Da es innerhalb der Sprühnebelwolke zu starken Dichteschwankungen kommen kann, ist es erforderlich mehr als eine Messung für eine zuverlässige Beurteilung der Sichtbehinderung durchzuführen. Ein über zehn gültige Messfahrten gemittelter Wert der Sprühnebeldichte wird zur Beurteilung der Wirksamkeit der geprüften Radabdeckung herangezogen. Die Durchführung von Sprühnebelmessungen mit dem vorgeschlagenen Prüfverfahren an einer Reihe unterschiedlicher Versuchsfahrzeuge konnte die Anwendbarkeit des Verfahrens zeigen.
Die Analyse sprühnebelrelevanter Verkehrssituationen erbringt eine zu fordernde Mindestsichtweite. Unter Berücksichtigung der Randbedingungen der menschlichen Wahrnehmung lässt sich im Experiment nachweisen, inwieweit derzeit übliche Radabdeckungen diese Forderung erfüllen können. Radabdeckungen nach Richtlinie 91/226/EWG stellen den heutigen Stand der Technik dar. Daher erscheint es sinnvoll, den Grenzwert maximal zulässiger Sprühnebeldichte zunächst an dem mit dieser Radabdeckung erzielten Ergebnis zu orientieren.
Um einen relativen Vergleich zwischen unterschiedlichen Radabdeckungssystemen zu ermöglichen, ist es denkbar, Referenzfahrzeuge zu verwenden. Diese stellen einen definierten Grenzwert für die Sprühnebelbildung ziehender und gezogener Fahrzeuge dar. Der Grenzwert wäre durch Reihenuntersuchungen unterschiedlicher Fahrzeuge sowie unter Einbeziehung psychophysischer Grundlagen festzulegen.
Development of a test procedure for spray suppression systems on motor vehicles
Visual perception represents the most important source of information for the driver of a motor vehicle. If vision is restricted through outside influences, a great deal of information which is important for driving a motor vehicle is lost. This means a considerably reduced safety for all road users. The formation of spray on vehicles represents such a safety-relevant restriction of vision.
Today, because of their design, standard wheel spray suppression devices are not capable of effectively reducing the formation of this spray. Therefore very detailed design legislation for wheel spray suppression devices on heavy vehicles was stipulated in the Directive 91/226/EEC. Spray suppression devices on wheels in accordance with this legislation can considerably reduce the generation of spray. However, the effectiveness of entire wheel spray suppression devices on vehicles is not an object of an investigation. Instead, it is assumed that they are effective when design legislation is observed and an approved spray suppression device is used.
Within the framework of this project a test procedure is proposed which enables the effectiveness of the wheel spray suppression devices on vehicles to be tested. The measuring of the light transparency of the cloud of spray with infrared laser systems has proved to be a suitable procedure for evaluating a restriction of vision. For measuring the intensity of the spray the infrared laser used here is aimed at a defined target and the intensity of the reflected laser light is measured using a photodiode. If water in the form of fine drops gets in the area between the target and the sensor, the laser light is dispersed on the drops and the light intensity which is detected by the diode is reduced. This reduction of the measured laser light intensity serves as a measure for the density of the spray. The density of the spray can be used for evaluating the efficiency of the wheel spray suppression device. The density of the cloud of spray is measured next to the vehicle parallel to the direction it is moving in. The spray intensity is measured with the above-mentioned measuring system, exactly observing stipulated test conditions. Since great fluctuations in density can occur within the cloud of spray, it is necessary to carry out more than one measurement to obtain a reliable evaluation of the restriction of vision. For evaluating the effectiveness of the tested wheel spray suppression device, a value for the spray density is used which has been obtained through ten valid test drives. The carrying out of the spray measurements with the proposed test procedure on a series of different test vehicles was able to show the applicability of the procedure.
The analysis of the spray-relevant traffic situations produces a minimum visibility which must be demanded. Taking into consideration the marginal conditions of human perception, the experiment can prove to what extent today's standard wheel spray suppression devices can fulfil this requirement. Wheel spray suppression devices in accordance with Directive 91/226/EEC represent the current state-of-the-art. It therefore appears worthwhile to initially orient the limit for maximum authorised spray density to the result achieved with this wheel spray suppression device.
In order to enable a relative comparison between different wheel spray suppression devices it is conceivable that reference vehicles be used. These represent a defined limit for the spray generation of towing and towed vehicles. The limit could be defined through a series of investigations of different vehicles and the involvement of psycho-physical bases.