Während bei der Entwicklung moderner PKW erhebliche Anstrengungen unternommen werden, die Fahrerarbeitsplätze dieser Fahrzeuge nach ergonomischen Gesichtspunkten zu gestalten, finden diese Kriterien bei Krafträdern nur bedingt Anwendung. Diese unzureichende ergonomische Gestaltung wurde am Institut für Kraftfahrwesen Aachen (ika) vor etwa 20 Jahren bereits umfassend untersucht; dabei wurden jedoch die Spiegelanordnung und das rückwärtige Sichtfeld nur am Rande analysiert. Diese im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) durchgeführte Arbeit soll nun diesen Fragestellungen genauer nachgehen.
Einleitend wird in einem ersten Arbeitsschritt der durch Literatur und aktuelle Gesetzgebung repräsentierte Stand der Technik bei Spiegelanordnungen untersucht. In einem zweiten Schritt werden mit einer geeigneten objektiven Messmethodik die seitlichen und rückwärtigen Sichtfelder von Kraftradfahrern ermittelt. Hierzu werden die am Markt angebotenen Fahrzeuge in die Klassen Tourenkrafträder, Sport- / Rennsportkrafträder, Geländekrafträder / Enduro, Chopper und Roller unterteilt. Aus jeder dieser Kategorien werden mindestens zwei repräsentative Fahrzeuge ausgewählt und auf die gegebenen Sichtverhältnisse hin untersucht. Zur Abschätzung der Abhängigkeit des rückwärtigen Sichtfelds von der Fahrerstatur werden diese Untersuchungen nacheinander mit zwei verschieden großen Fahrern (5%-Frau und 95%-Mann) bei typischer Motorrad-Schutzbekleidung auf der institutseigenen Teststrecke durchgeführt.
Die Analyse ergibt, dass bei allen Fahrzeugen der Sichtwinkel in einer Größenordnung von ca. 20° liegt. Zur ausreichenden Erfassung des Verkehrs ist dieser Bereich zu gering; seitlich hinter dem Motorrad befindliche Fahrzeuge können nicht erkannt werden. Um einen vollständigen Überblick über das Verkehrsgeschehen zu erlangen, ist ein Schulterblick unerlässlich, der jedoch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten problematisch ist.
In einem weiteren Schritt wird eine Lasermesspuppe entwickelt, mit der es möglich ist, die rückwärtigen Sichtverhältnisse anhand einer reproduzierbaren Prüfmethode zu untersuchen.
An einem variablen Versuchsträger werden anschließend verschiedene Spiegelpositionen und –arten, darunter auch asphärische Spiegel, auf ihr Einsatzpotential hin untersucht. Diese Messungen werden zum einen mit der Lasermesspuppe und, zur Erlangung einer objektiven Vergleichsmöglichkeit, nach Angaben des Fahrers durchgeführt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden Verbesserungsvorschläge zur Spiegelanordnung sowie Mindestanforderungen an zukünftige Spiegelauslegungen formuliert.
Die universelle Tauglichkeit des Lasermessverfahrens zur Anwendung bei verschiedenen Kraftradtypen wird anhand einer breiten Auswahl überprüft. Dieses Verfahren und die Erkenntnisse aus den vorhergehenden Arbeitsschritten dienen schließlich als Grundlage für einen Änderungsvorschlag zur Überarbeitung der aktuellen Gesetzesvorlage.
Während bei der Entwicklung moderner PKW erhebliche Anstrengungen unternommen werden, die Fahrerarbeitsplätze dieser Fahrzeuge nach ergonomischen Gesichtspunkten zu gestalten, finden diese Kriterien bei Krafträdern nur bedingt Anwendung. Diese unzureichende ergonomische Gestaltung wurde am Institut für Kraftfahrwesen Aachen (ika) vor etwa 20 Jahren bereits umfassend untersucht; dabei wurden jedoch die Spiegelanordnung und das rückwärtige Sichtfeld nur am Rande analysiert. Diese im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) durchgeführte Arbeit soll nun diesen Fragestellungen genauer nachgehen.
Einleitend wird in einem ersten Arbeitsschritt der durch Literatur und aktuelle Gesetzgebung repräsentierte Stand der Technik bei Spiegelanordnungen untersucht. In einem zweiten Schritt werden mit einer geeigneten objektiven Messmethodik die seitlichen und rückwärtigen Sichtfelder ermittelt. Hierzu werden die am Markt angebotenen Fahrzeuge in die Klassen Tourenkrafträder, Sport- / Rennsportkrafträder, Geländekrafträder / Enduro, Chopper und Roller unterteilt.
Aus jeder dieser Kategorien werden mindestens zwei repräsentative Fahrzeuge ausgewählt und auf die gegebenen Sichtverhältnisse hin untersucht. Zur Abschätzung der Abhängigkeit des rückwärtigen Sichtfelds von der Fahrerstatur werden diese Untersuchungen nacheinander mit zwei verschieden großen Fahrern (5%-Frau und 95%-Mann) bei typischer Motorrad-Schutzbekleidung durchgeführt.
Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden Verbesserungsvorschläge zur Spiegelanordnung sowie Mindestanforderungen an zukünftige Spiegelauslegungen formuliert. An einem Versuchsträger werden verschiedene Spiegelpositionen und –arten, darunter auch asphärische Spiegel, auf ihr Verbesserungspotential hin untersucht.
In einem weiteren Schritt wird ein Messverfahren entwickelt, welches es erlaubt die Sichtverhältnisse von Motorradfahrern anhand einer reproduzierbaren Prüfmethode zu untersuchen. Anschließend wird das Verfahren am Beispiel einzelner Krafträder der verschiedenen Kategorien auf seine Praxistauglichkeit hin überprüft. Dieses Prüfverfahren und die Erkenntnisse aus den vorhergehenden Arbeitsschritten dienen als Grundlage für einen Änderungsvorschlag zur Überarbeitung der aktuellen Gesetzesvorlage.
Um das rückwärtige Sichtfeld eines Motorradfahrers zu ermitteln, wird zunächst die Körperhaltung der Fahrer bei zwei verschiedenen Geschwindigkeiten ermittelt. Hierzu werden eine Geschwindigkeit von 40 km/h, bei der die Sichtverhältnisse im Stadtverkehr ermittelt werden sollen und eine Geschwindigkeit von 140 bzw. 150 km/h bei Autobahnfahrt gewählt. Da die Motorradtypen Enduro und Chopper bauartbedingt eine geringere Höchstgeschwindigkeit aufweisen werden diese Messungen bei einer Geschwindigkeit von 140 km/h durchgeführt, die Typen Sport und Tourer werden mit 150 km/h gemessen. Neben den Motorrädern werden in einem weiteren Arbeitspunkt auch noch zwei Roller untersucht. Die gefahrenen Geschwindigkeiten betragen hier zum einen wiederum 40 km/h und zum anderen die Schnellfahrt bei 100 km/h. Zusätzlich dienen diese Fahrten auch einer subjektiven Bewertung hinsichtlich der rückwärtigen Sichtverhältnisse.
Die über Messpunkte ermittelte Haltung wird auf der Teststrecke des Instituts für Kraftfahrwesen Aachen (ika) für die beiden gemessenen Geschwindigkeiten nachgestellt. Das rückwärtige Sichtfeld wird daraufhin über die Angaben des Fahrers bestimmt und vermessen. Der Fahrer muss die Rückspiegel so einstellen, dass sich die innere Sichtfeldbegrenzung und die Fahrzeugmittellinie in einer Entfernung von 20 m hinter dem Kraftrad gerade schneiden. Dadurch ist die Spiegeleinstellung während der Messungen bei allen Maschinen gleich und es ergibt sich eine objektive Vergleichsmöglichkeit. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass die ermittelten Sichtwinkel keine Absolutmaße darstellen, sondern nur relativ zueinander vergleichbar sind.
Anschließend wird im nächsten Schritt an einem Sporttourer ein Spiegelsystem konstruiert und gebaut, das die Untersuchung verschiedener Anbauorte sowohl im Stand als auch im Fahrbetrieb ermöglicht. Neben der Variation der Spiegelanbauorte ist auch der Einsatz verschiedener Spiegelarten, insbesondere asphärischer Spiegel möglich. Der Sichtbereich wird hier auf zwei Arten ermittelt: Zum einen die Vermessung des sichtbaren Bereiches über die Angaben des Fahrers, wie es bereits oben erläutert wurde; zum anderen eine Bestimmung mit Hilfe einer Messpuppe.
Abb. 1 zeigt Aufbau und Maße der Messvorrichtung. Sie entspricht der Dreibeinmessvorrichtung zur Ermittlung der Augenpunkte des TÜV–Merkblattes 736 „Verkleidungen für Krafträder“, Anlage 1. Die angegebenen Maße konnten durch die fotografisch ermittelten Fahrerhaltungen der ersten Untersuchungsphase bestätigt werden. Lediglich die Schulterbreite, die einen wesentlichen Einfluss auf die Verdeckung durch Fahrerextremitäten hat, wird von 350 mm auf 450 mm angepasst.
Abb.1: Dreibein-Messpuppe
AHs = 742 mm
AL = 603 mm
SCHs = 560 mm
SCHb = 450 mm
Der Armdurchmesser wird auf durchgehend 100 mm festgesetzt; alternativ sind 150 mm einstellbar. In den 65 mm auseinanderliegenden Augenpunkten befindet sich ein Laser. Die Verkürzung der Arme durch Schrägstellung in der Realität wird durch das Maß AL berücksichtigt. Die Maße der Messpuppe sind an den 50%-Mann angepasst. Die Forderung nach einem einfachen reproduzierbaren Messverfahren, rechtfertigt eine Vorrichtung, bei der nicht alle Körpermaße der Fahrerpopulation eingestellt werden können.
Zur Messung der Sichtwinkel wird der Spiegel mit dem Laser von den Augenpunkten heraus angestrahlt und der reflektierte Strahl hinter dem Fahrzeug auf einer Wand erfasst. Durch das Anstrahlen des Spiegel in einer Position aus beiden Augenpunkten heraus lässt sich der maximale Sichtwinkel nach hinten bei ambinokularer Sicht bestimmen. Der Spiegel wird in der Grundeinstellung derart justiert, dass der innere Sichtstrahl in einer Entfernung von 10 m hinter dem Kraftrad dessen Mittelebene in einer Höhe von 1 m über dem Boden schneidet. Im Gegensatz zur Vorgehensweise auf der Teststrecke, bei der ein Abstand von 20 m eingestellt wurde, zeigten die weiteren Untersuchungen, dass eine Reduzierung des Abstandes von 20 m auf 10 m sinnvoll ist.
Eine Besonderheit stellen die zusätzlich zu untersuchenden asphärischen Spiegel dar. Hier werden sphärischer und asphärischer Teil der spiegelnden Fläche einzeln vermessen.
Die mit den verschiedenen Fahrern (5%-Frau und 95%-Mann) auf der Teststrecke ermittelten äußeren Sichtwinkel liegen alle in einem Bereich um 20°. Generell größere Sichtwinkel werden für beide Fahrer in der Kategorie Roller erreicht. Dies resultiert aus einer relativ näheren Position des Fahrerkopfes zu den Spiegeln. Eine direkte proportionale Abhängigkeit der gemessenen Sichtwinkel von der Fahrerstatur oder der momentanen Fahrgeschwindigkeit wird nicht festgesellt.
In Abb. 2 ist der vordere und hintere Sichtfeldbereich für eine zweispurige Fahrbahn maßstabsgerecht dargestellt. Der bei einem zugrunde gelegten Sichtwinkel von 20° indirekt über die Rückspiegel einsehbare Bereich ist hellgrau hinterlegt. Der weiße bzw. dunkelgraue Bereich ist nicht einsehbar. Man erkennt deutlich, dass ein sich in diesem Bereich befindender PKW nicht erkannt werden würde.
Abb. 2: Vorderes und rückwärtiges Sichtfeld
Bei der subjektiven Beurteilung der Rückspiegel durch die Fahrer ergeben sich mehrere neue Erkenntnisse. Als ein wichtiges Kriterium stellt sich die Einstellbarkeit der Rückspiegel heraus. Viele Spiegel lassen sich nur ungenügend bzw. grob einstellen. Daher ist es den Fahrern nicht immer möglich, die Spiegel für sie persönlich optimal einzustellen. Für eine einwandfreie Beobachtung des rückwärtigen Bereiches ist ebenso eine vibrationsarme Anbringung der Rückspiegel am Kraftrad nötig. Bei den getesteten Krafträdern traten solche Vibrationen vor allem an Modellen auf, bei denen die Rückspiegel am Lenker befestigt sind.
Eine Anordnung der Spiegel unterhalb des Lenkers erweist sich für die rückwärtige Sicht als vorteilhaft, da sich hierbei durch den Fahrer keine Verdeckungen ergeben. Allerdings müssen die Spiegel dann tief und weit genug auseinander angeordnet sein, um eine optimale Sicht zu bieten. Zudem muss gewährleistet sein, dass der Sozius das Sichtfeld nicht zusätzlich verdeckt.
Die Forderung nach einer geringen oder keiner Kopfbewegung beim Spiegelblick verlangt, dass die Spiegel nicht zu weit außen befestigt sind. Gerade beim Kraftradtyp Chopper ragen die Rückspiegel aufgrund des breiten Lenkers sehr weit nach außen und entziehen sich so dem direkten Blickfeld des Fahrers. Neben einer sinnvollen Positionierung sollte auch gewährleistet sein, dass die Spiegel über ihre ganze Fläche ein scharfes Bild wiedergeben.
Die Versuche mit der Lasermesspuppe bieten eine gute Möglichkeit zur reinen Winkelmessung. Auch lässt sich eine Verdeckung der indirekten Sicht nach hinten durch die Arme gut simulieren. Es werden zudem Versuche mit einem Spiegelglas mit asphärischem Flächenanteil durchgeführt. Die ermittelten Sichtwinkel liegen teilweise 50 % über den Werten vergleichbarer herkömmlicher Spiegel.
Im Vergleich von Lasermessung und Realität ist vor allem bei einer lenkerseitigen Spiegelbefestigung vielfach eine Verkleinerung der Sichtwinkels beim realen Fahrer festzustellen. Am Spiegelrand abgebildete Objekte lassen sich nur noch unscharf erkennen. Im realen Betrieb werden Objekte, die sich im Spiegelrandbereich befinden, vom Fahrer als nicht sichtbar identifiziert und es kommt so zu einer Verkleinerung des rückwärtigen Sichtfeldes. Dies wird durch ein Anfahren der Spiegelrandbereiche über den Laser nicht berücksichtigt.
Bei den verkleidungsseitigen, schmaleren Anordnungen ergibt sich demgegenüber ein uneinheitlicheres Bild. Bei diesen Varianten wirkt sich die abstrahierte Körperform der Lasermesspuppe stärker aus. Durch die schmale Spiegelanordnung nehmen Verdeckungen durch die reale Körperform des Testfahrers zu. Dies wird durch den einfachen Aufbau der Lasermesspuppe nur bedingt berücksichtigt.
Die Messpuppe kann die reale Körperform teilweise nur unzureichend wiedergeben. Durch die Verschiedenheit in der Fahrerpopulation und unterschiedlicher Spiegelanordnungen lässt sich kein Prüfstand entwickeln, der diese Gegebenheiten ausreichend genau berücksichtigt. Die hier erstellte Messpuppe erlaubt es jedoch Sollwerte zu formulieren, die im Rahmen einer Prüfvorschrift eingehalten werden können. Der Vergleich der Messungen der Laserpuppe bei verschiedenen Armdurchmessern zeigt, sofern überhaupt eine Verdeckung durch den Arm existiert, dass die Variante mit einem Armdurchmesser von 100 mm in den meisten Fällen realistischere Werte liefert.
Im Fahrversuch zeigt sich durchgängig, dass die asphärischen Spiegel einen zusätzlichen Überblick über den rückwärtigen Verkehr liefern. Verschiedene Fahrer geben jedoch ein Eingewöhnungsbedürfnis beim Fahren mit asphärischem Spiegelglas an. Der einsehbare Bereich der Fahrbahn ist zwar subjektiv größer als der Bereich, der mit dem Serienspiegel einsehbar ist; durch die Eingewöhnungszeit kann jedoch der durch den asphärischen Bereich nutzbare Teil des Spiegels bei kurzem Spiegelblick teilweise nicht vollständig genutzt werden, da leichte Verzerrungen die Abbildequalität verringern. Auf den Schulterblick, z.B. vor dem Ausscheren beim Fahrspurwechsel kann ebenfalls nicht verzichtet werden, da der Bereich des toten Winkels immer noch zu groß ist, bei allerdings reduzierter Kopfdrehung. Im Stadtverkehr gibt es subjektiv keinen Vorteil durch den asphärischen Spiegel. Das Befahren vieler Kreuzungen, sowie der dichte Verkehr machen häufiges Umschauen und Schulterblicke nötig.
Die verschiedenen Spiegelpositionen und –arten wurden alle an einem Sporttourer realisiert. Eine Haltungsanalyse und eine Überprüfung der Lasermesspuppe mit weiteren Motorrädern ergibt eine gute Übertragbarkeit der an dem Sporttourer gewonnenen Ergebnisse auf eine breite Auswahl von Krafträdern.
Aus den gewonnenen Ergebnissen lassen sich Folgerungen für die Praxis ableiten, die in eine Überarbeitung der aktuellen Gesetzesvorlage münden können. Die wesentlichen Punkte sind im Folgenden genannt:
Der Einsatz asphärischer Spiegel ist möglich, jedoch müssen die gesetzlichen Werte bereits durch den sphärischen Teil erfüllt werden.
Erhöhung der Mindestspiegelfläche in Abhängigkeit vom Spiegelradius.
Vermeidung von Vibrationen, die den Fahrer zu Fehlinterpretationen verleiten können.
Spezifizierung eines minimal erreichbaren äußeren Sichtfeldes.
Des weiteren ist mit dem Lasermessverfahren ein Verfahren gegeben, mit dem die erreichbaren Sichtwinkel am Fahrzeug einheitlich überprüft werden können.
Der gewünschte Verzicht auf den Schulterblick, der hinsichtlich der aktiven Fahrsicherheit beim Motorradfahrer von großer Bedeutung ist, lässt sich nicht erreichen. Die größten Sichtwinkel liegen bei ca. 30°. Damit ergibt sich immer noch ein großer Totwinkelbereich. Eine Lösung dieses Problems ist mit der derzeit üblichen Methode der indirekten Sicht nach hinten nicht möglich. Eine Konkretisierung der gesetzlichen Bestimmung sowie ein einfaches Verfahren zu deren Überprüfung lässt zumindest eine Verbesserung der momentanen Gegebenheiten zu.