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Entwicklung von Stationär-Geräuschen bei Elektrofahrzeugen

Durch ihren nahezu geräuschlosen Antrieb bei niedrigen Geschwindigkeiten sind Elektrofahrzeuge akustisch nur schlecht wahrzunehmen. Auf Veranlassung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wurde untersucht, ob ein künstlich erzeugtes Stationär-Geräusch die Detektierbarkeit von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb erhöhen kann. Die Ergebnisse wurden bei gesetzlichen Anforderungen an elektrisch angetriebene Fahrzeuge in Betracht gezogen.

Das Bild zeigt den Hinterkopf eines Mannes, mit dem Fokus auf seinem Ohr. Wie hilfreich oder lästig können Stationär-Geräusche sein? (Bild: Eric Raptosh Photography/Getty Images)

Aufgabenstellung

Elektrofahrzeuge nehmen in zunehmender Anzahl am Straßenverkehr teil, bewegen sich aber bei niedrigen Geschwindigkeiten nahezu lautlos. Die reduzierte Wahrnehmbarkeit von Fahrzeugen mit elektrischen Antriebskomponenten wurde bereits durch eine Vielzahl an Studien belegt. Im Auftrag der BASt untersuchte nun der Lehrstuhl Akustik und Haptik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden den Einfluss eines künstlich erzeugten Standgeräuschs von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen auf die Sicherheit. In diesem Rahmen sollte darüber hinaus erarbeitet werden, ob ein Stationär-Geräusch zur Vermeidung von Unfällen beitragen kann.

Untersuchungsmethode

Grundlegend wurden verschiedene sicherheitsrelevante Verkehrssituationen sowie unterschiedliche Stationär- und Fahrgeräusche erörtert. Die zwei generierten Grundgeräusche der Stationär-Geräusche erfüllten die jeweiligen Anforderungen der Regulierungen und sind somit entweder UN- oder aber US-konforme, künstlich erzeugte Geräusche. Deren Frequenzen wurden zusätzlich in mehrfacher Hinsicht variiert, um unter anderem einen Wechsel von Stationär- auf Fahrgeräusch abzubilden. Eine Geräuschdatenbank mit 58 verschiedenen Geräuschvariationen in drei Verkehrssituationen diente schließlich als Basis für die nachfolgenden Hörversuche. Unter Laborbedingungen wurden Reaktions- und Ortungsfähigkeit von 20 blinden oder sehbeeinträchtigten sowie weiteren 20 normalsehenden Versuchspersonen auf unterschiedliche Stand- und Fahrgeräusche in den ausgewählten Szenen gemessen. Berücksichtigt wurde dabei auch die Lästigkeit der künstlich erzeugten Geräusche. Im Ergebnis entstanden für eine Vielzahl von Fahr-Stand-Geräuschkombinationen Aussagen über deren Eignung und Zweckmäßigkeit.

Ein sich anschließender Workshop mit integriertem Feldversuch diente zur Überprüfung der Ergebnisse in realer Umgebung. In die abschließende Analyse und Bewertung flossen auch Aussagen über die Bedeutung von vorhandenen Warnsystemen (wie Einparkhilfen, Rückfahrwarner und Rückfahrkameras) mit ein.

Ergebnisse

Einige Stationär-Geräusche zeigen sowohl bei Normalsehenden als auch bei blinden und sehbeeinträchtigten Personen signifikante Effekte bezüglich der Detektionsfähigkeit. Für Situationen, die einen größeren Abstand (6,5 Meter) zwischen Probanden und Fahrzeug aufweisen, ist eine Differenzierung dieser Aussage nötig. Die Hörversuche ergaben, dass in den Situationen: „Anhalten und Anfahren am Fußgängerüberweg” sowie „Parkplatz” ein hoher Pegel und ein großer Frequenzsprung zu signifikant besseren Detektionszeiten führen. Die Ergebnisse der Situation „Kreuzung” zeigen, dass alle Geräusche mit Stationär-Geräusch signifikant früher wahrgenommen werden als ein Geräusch ohne Stationär-Geräusch. Dies begründet sich darin, dass in dieser Situation eine geringere Distanz (Abstand entsprach 4,5 Metern) zwischen Probanden und Fahrzeug vorlag und somit der Übergang zwischen Standgeräusch und Fahrgeräusch viel deutlicher wahrzunehmen war.

Sowohl in den Laboruntersuchungen als auch im Feldversuch hat sich gezeigt, dass es beim Stationär-Geräusch Kombinationen gibt, die eine frühere Detektion ermöglichen. Des Weiteren kann ein ungeeignetes Stationär-Geräusch auch zu einer späteren Wahrnehmung führen. Es hat sich gezeigt, dass deutliche Unterschiede zwischen Fahr- und Stationär-Geräusch, zum Beispiel durch Pegelsprung oder Frequenzsprung, die Detektionsfähigkeit begünstigen. Die Analyse der Unfallstatistik von konventionell angetriebenen Pkw mit verschiedenen Standgeräusch-Pegeln ergab, dass der Anteil der leiseren Fahrzeuge in Abbiegeunfällen etwas höher war als in den anderen Szenarien. Aus der aufgestellten Verletzungsrisikofunktion lässt sich abschätzen, wie schwer sich Fußgänger verletzen würden, wenn die akustische Wahrnehmung durch elektrische Antriebe sinkt und sich damit die Kollisionsgeschwindigkeit erhöht.

Folgerungen

Die Ergebnisse belegen, dass nicht generell jedes Stationär-Geräusch in jeder Fahrsituation zu einer besseren Identifizierung führt. Einige Stationär-Geräusche zeigen sowohl bei Normalsehenden als auch bei blinden/sehbeeinträchtigten Personen signifikante Effekte bezüglich der Detektionsfähigkeit. Aufgrund der Bedeutung wurden die Ergebnisse an die zuständigen Gremien weitergeleitet.

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    Bundesanstalt für Straßenwesen
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    Fax: 02204 43-2550
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