Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Bedeutung der Darstellung eines wirklichkeitsnahen Fahrgefühls bei Fahrsimulatoren mit dynamischen Bewegungssystemen aufzuzeigen. Denn je realistischer eine Simulation ist, desto besser können die Forschungsergebnisse zur Sicherheit im Straßenverkehr beitragen. Damit dies möglich ist, soll zuerst der Regelkreis Mensch-Fahrzeug-Umwelt dargestellt werden. Danach soll der prinzipielle Aufbau eines Fahrsimulators erläutert werden. Im Anschluss, sollen die für die Fahrzeugführung relevanten Informationskanäle beleuchtet sowie im nächsten Kapitel die Bewegungssysteme und deren Entwicklung ins Zentrum der Betrachtung gestellt werden. Daran anknüpfend sollen Vor- und Nachteile von Fahrsimulatoren genannt werden. Als Fallbeispiel soll dann der Forschungssimulator MARS am Institut für Fahrzeugtechnik und Antriebssystemtechnik (IFAS) an der Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg exemplarisch aufgeführt werden. Zum Schluss soll in einem abschließenden Fazit die aufgezeigten Ergebnisse zusammengefasst werden.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Regelkreis Fahrer-Fahrzeug-Umwelt
3. Prinzipieller Aufbau eines Fahrsimulators
4. Informationskanäle und deren Darstellung
5. Bewegungssysteme
6. Vor- und Nachteile von Fahrsimulatoren
7. Fallbeispiel: Forschungssimulator MARS am IFAS
8. Fazit
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Bedeutung einer wirklichkeitsnahen Darstellung des Fahrgefühls in Fahrsimulatoren mit dynamischen Bewegungssystemen, um die Qualität wissenschaftlicher Forschung zur Verkehrssicherheit zu steigern. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf dem Zusammenspiel zwischen Mensch, Fahrzeug und Umgebung.
- Grundlagen des Regelkreises Fahrer-Fahrzeug-Umwelt
- Sensorische Informationsaufnahme des Menschen beim Führen eines Fahrzeugs
- Technologische Konzepte und Aufbau von Bewegungssystemen
- Vor- und Nachteile sowie Validität von Fahrsimulatoren
- Fallbeispiel: Der Forschungssimulator MARS am IFAS
Auszug aus dem Buch
5. Bewegungssysteme
Die Simulation von komplexen Bewegungsvorgängen spielt in der Automobilforschung eine immer wichtigere Rolle. Jedoch ist die realitätsnahe Darstellung der vestibulären / kienästhetischen Informationen mit statischen Simulatoren nicht möglich. Das Bewegungssystem, bei dessen Vorhandensein von einem „dynamischen Fahrsimulator“ die Rede ist, dient der Simulation von Beschleunigungskräften. Um Bewegungen des Fahrzeuges so maßstabgetreu wie möglich simulieren zu können, sind große Amplituden des Bewegungssystems nötig. Ferner wird eine möglichst große Anzahl von Freiheitsgraden (x-, y- und z-Richtung sowie Drehung um die x-, y-, z-Achse) benötigt. Alle sechs Bewegungsfreiheitsgraden zu simulieren wäre optimal, aber dies würde nur in dem gleichen Bewegungsraum, der auch einem realen Fahrzeug zur Verfügung steht gelingen. Da nur ein begrenzter Raum für die Bewegungsdarstellung unter Nutzung eines Fahrsimulators zur Verfügung steht, kommen daher verschiedene Bewegungssysteme zur Darstellung von Bewegungen in den verschiedenen Freiheitsgraden zur Anwendung. Man unterscheidet dabei zwischen Neigungssysteme, Sechsbeinsysteme bzw. Hexapod-Systeme, transversale Schlittensysteme und kombinierte Systeme.
Der Aufwand für diese Systeme ist unterschiedlich groß und dementsprechend ist der dadurch erreichbare Bewegungseindruck von unterschiedlicher Qualität. Das Optimum hängt selbstverständlich vom Anwendungszweck des Fahrsimulators ab. Demnach kann es sich dabei um ein Werkzeug für die Fahrzeugentwicklung oder für die Fahrerausbildung handeln. Des Weiteren können unterschiedliche Fahrzeugtypen (Pkw, Lkw oder ein Rennsportwagen) verschiedenen Anforderungen an die Güte des Fahrsimulators stellen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die steigende Bedeutung von Fahrzeugsicherheit und führt die Notwendigkeit von Fahrsimulatoren ein, um Realismus ohne Risiko zu erzeugen.
2. Regelkreis Fahrer-Fahrzeug-Umwelt: Dieses Kapitel erläutert den Prozess der Fahrzeugführung als einen geschlossenen Regelkreis, in dem der Mensch eine zentrale Rolle als Regler einnimmt.
3. Prinzipieller Aufbau eines Fahrsimulators: Es wird dargelegt, wie der Mensch als Echtteil in den Simulationskreis eingebunden wird und welche Anforderungen an die Mensch-Maschine-Schnittstelle bestehen.
4. Informationskanäle und deren Darstellung: Hier werden die sensorischen Fähigkeiten des Fahrers und die Notwendigkeit einer mehrkanaligen Informationsdarstellung, insbesondere in vestibulärer Form, diskutiert.
5. Bewegungssysteme: Dieser Teil befasst sich mit den verschiedenen Technologien zur Simulation von Beschleunigungskräften, wie etwa Hexapod-Systemen und transversalen Schlittensystemen.
6. Vor- und Nachteile von Fahrsimulatoren: Es erfolgt eine Gegenüberstellung der Vorteile wie Reproduzierbarkeit gegenüber Herausforderungen wie der Simulationskrankheit (Kinetose).
7. Fallbeispiel: Forschungssimulator MARS am IFAS: Anhand des am IFAS entwickelten Simulators wird die praktische Anwendung dynamischer Bewegungssysteme in der Forschung veranschaulicht.
8. Fazit: Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und betont, dass der Grad der Realität in der unmittelbaren Umgebung des Simulators maßgeblich für die Qualität des Fahrereindrucks ist.
Schlüsselwörter
Fahrsimulator, Fahrdynamik, Regelkreis, Mensch-Maschine-System, Bewegungssystem, Hexapod, Kinetose, Fahrzeugsicherheit, Simulation, Fahrverhalten, Vestibularorgan, MARS, Fahrzeugführung, Forschungssimulator, Bewegungsfreiheitsgrade.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Bedeutung und technische Realisierung von dynamischen Fahrsimulatoren in der Automobilforschung.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die Fahrdynamik, die Einbindung des Menschen in Simulationsregelkreise und die verschiedenen technischen Ansätze zur Erzeugung realistischer Bewegungseindrücke.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es aufzuzeigen, wie die Darstellung eines wirklichkeitsnahen Fahrgefühls durch Bewegungssysteme die Qualität von Forschungsergebnissen zur Sicherheit im Straßenverkehr verbessern kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer theoretischen Analyse des Regelkreises Mensch-Fahrzeug-Umwelt, ergänzt durch die technische Darstellung bestehender Simulationssysteme und ein konkretes Fallbeispiel.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Erläuterung der menschlichen Informationsaufnahme, die verschiedenen Bewegungskonzepte (wie Hexapoden und Schlitten), sowie die Vor- und Nachteile des Einsatzes von Fahrsimulatoren.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Fahrsimulator, Fahrdynamik, Hexapod, Kinetose, Forschungssimulator und Bewegungssystem.
Warum ist die Synchronisation zwischen Sicht und Bewegung so wichtig?
Eine mangelhafte Synchronisation führt bei Probanden häufig zur sogenannten Simulationskrankheit (Kinetose), was eine Fortführung der Versuche unmöglich machen kann.
Was ist das Besondere am Forschungssimulator MARS?
Der MARS-Simulator am IFAS zeichnet sich durch eine Kombination aus einem elektrischen Hexapod-System und einem zusätzlichen Schlittensystem aus, was eine besonders realistische Fahrdynamik ermöglicht.
- Arbeit zitieren
- Master of Arts Rosanna Meier (Autor:in), 2015, Dynamische Fahrsimulatoren, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/992506
