Development of a pedestrian protection system for tramways

Abstract

In the context of the presented diploma thesis a preliminary design of a pedestrian protection system for trams was developed. From 2006 to 2015 an average of two pedestrians per year died in accidents involving trams in Vienna. In order to reduce the number of casualties, in this thesis a system was developed which can be placed behind the front fairing of the tram. The system is triggered in the event of a collision with a pedestrian and dampens the collision of the pedestrian with the tram. This paper deals with the question of whether the implementation of such a pedestrian protection system for trams is feasible and how it can be developed. The mechanical and pneumatical components are part of this study. The detection of an upcoming impact and the triggering are not part of this diploma thesis. The impact of the person is dampened by an airbag that covers the area between the A-pillars for a person of up to 1.80 m in size. The airbag has the shape of a wall bent around the driver's cab, consisting of a combination of a frame of tubular hoses with fabric walls enclosing a volume. The pedestrian safety system is designed for operating on tracks with embedded rails and with rails with sleepers. In addition, the gap between the floor and the vehicle is closed as well as possible. Starting with an overview of damping mechanisms in different applications, the theory of the product development process and the stages of the development of the pedestrian protection are described. These include the creation of the requirements list, the setup of the functional structure, the finding of solution principles, the creation and evaluation of concepts and finally the creation of a rough draft of the selected concept. At the end prospects on further necessary step are given.

Im Zuge der vorliegenden Diplomarbeit wurde ein Grobentwurf eines Fußgängerschutzes für Straßenbahnen entwickelt. In den Jahren 2006 – 2015 starben in Wien im Schnitt zwei Fußgänger pro Jahr bei Unfällen mit Straßenbahnen. Um die Zahl der Toten und Verletzten zu reduzieren, wurde ein System entwickelt, welches hinter der Frontverkleidung der Straßenbahn Platz findet, bei einer drohenden Kollision mit einem Fußgänger ausgelöst wird und die Kollision des Fußgängers mit der Straßenbahn dämpft. In dieser Arbeit werden die Fragen behandelt, ob die Realisierung eines solchen Fußgängerschutzes für Straßenbahnen möglich ist und wie ein solcher ausgestaltet sein kann. Dabei sind die mechanischen und pneumatischen Komponenten Teil dieser Arbeit. Die Detektierung eines bevorstehenden Aufpralls und die Auslösung des Systems sind nicht Teil der Diplomarbeit. Der Aufprall der Person wird durch einen Airbag gedämpft, der den Bereich zwischen den A-Säulen für eine bis zu 1,80 m große Person abdeckt. Der Airbag hat die Form einer um die Fahrerkabine gebogenen Wand, bestehend aus einem Rahmen aus Schläuchen mit Planen an den Seitenflächen, die ein Volumen zwischen dem Schlauchrahmen begrenzen. Der Fußgängerschutz ist so konstruiert, dass die Erfüllung der Funktion sowohl bei eingebetteten Schienen, als auch bei Schienen mit Schwellern gegeben ist. Außerdem wird der Spalt zwischen Boden und Fahrzeug bestmöglich geschlossen. Beginnend mit einem Überblick über Dämpfungsmechanismen in verschiedenen Anwendungen werden die Theorie des Produktentwicklungsprozesses und die Stadien der Entwicklung des Fußgängerschutzes beschrieben. Diese beinhalten das Erstellen der Anforderungsliste, das Aufstellen der Funktionsstruktur, das Finden von Lösungsprinzipien, das Erstellen und Bewerten von Konzepten und schlussendlich das Erstellen eines Grobentwurfs des ausgewählten Konzeptes. Abschließend werden noch die nächsten erforderlichen Schritte genannt.