Title: Experimentelle Untersuchung zum Fahrstreifenwechsel mit Motorrädern
Other Titles: Experimental Study of Lane Change Maneuvers with Motorcycles
Language: Deutsch
Authors: Litschauer, Stefan 
Qualification level: Diploma
Keywords: Spurwechsel; Lateraldynamik; Motorrad
Lane Change Maneuver; Motorcycle
Advisor: Ecker, Horst 
Issue Date: 2021
Number of Pages: 99
Qualification level: Diploma
Abstract: 
In dieser Arbeit werden experimentelle Untersuchungen zur Fahrdynamik des Fahrstreifenwechselmanövers mit einem Motorrad durchgeführt. Dazu wird eine KTM 1290 Superadventure S, ausgestattet mit OnBoard-Sensorik und zwei zusätzlichen Messsystemen, als Messmotorrad eingesetzt. Die Versuche werden von zwei erfahrenen Motorradfahrern, beide männlich, im Alter von 27 beziehungsweise 60 Jahren, durchgeführt. Dank Werksunterstützung seitens KTM können die Messdaten der serienmäßig eingebauten Sensoren, insbesondere der 5-Achsen-IMU, aufgezeichnet werden. Darüber hinaus kommen eine VBOX von Racelogic und ein Messsystem der Firma 2D – Debus & Diebold zum Einsatz. Die VBOX speichert Daten aus zwei GPS-Antennen, einer 6-Achsen-IMU und Videomaterial von zwei externen Kameras in einem eigenen Datalogger. Das System von 2D – Debus & Diebold verfügt über zwei 6-Achsen-IMU’s sowie eine GPS-Antenne, einen Datalogger und einem nachträglich angebrachten Lenkwinkelsensor. Die Spurwechselversuche wurden im öffentlichen Straßenverkehr, innerhalb und außerhalb des Ortsgebiets, sowie auf einer Schnellstraße durchgeführt. Die Versatzbreite betrug eine halbe oder eine ganze Fahrstreifenbreite. Zusätzlich wurden Reaktionszeitmessungen im Zuge der Spurwechselversuche und bei separaten Testfahrten durchgeführt. Die aufgezeichneten Daten sind Zeitverläufe der fahrdynamischen Parameter Rollwinkel, Roll-, Gier- und Nickrate, Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigung sowie des Lenkwinkels. Für die vorliegende Arbeit wurde eine theoretische Manöverdauer definiert und der Parameter „Intensität“ eingeführt, welcher die Aggressivität/Entschlossenheit des Fahrers während des Fahrstreifenwechsels beschreibt. Außerdem wird untersucht, ob die gemessene GPS-Position für die Berechnung der Versatzbreite verwendet werden könnte. Es werden statistische Ergebnisse der genannten Parameter sowie deren Abhängigkeiten untereinander beschrieben und diskutiert. Der Einfluss des Fahrers auf die Verläufe der Parameter wird ebenso erörtert, wie der Einfluss unterschiedlicher Geschwindigkeitsbereiche. Außerdem werden die gemessenen Reaktionszeiten der beiden Fahrer statistisch aufbereitet und die Ergebnisse diskutiert. Zuletzt wird ein mathematisches Modell für die Berechnung des Rollwinkelverlaufs in Abhängigkeit von den drei Eingangsparametern – Fahrgeschwindigkeit, Versatzbreite und Intensität – entwickelt und mit den aufgezeichneten Messdaten verglichen.

This thesis analyses experimental studies on the driving dynamics of the lane change maneuver with a motorcycle. A KTM 1290 Superadventure S, equipped with on-board sensors and two additional measuring systems, is used as a measuring motorcycle. The test runs were conducted with two experienced motorcyclists as subjects, both male, aged 27 and 60 years old accordingly. The measurement data of the standard on-board sensors, most importantly the 5-axis IMU, were recorded thanks to factory support by KTM. The second measuring system is a VBOX by Racelogic with two GPS antennas, a 6-axis IMU, a data logger, and two external cameras for video recording. Additionally, a measuring system by 2D – Debus & Diebold was used. The latter contains two 6-axis IMU's as well as one GPS antenna, a data logger and a retro-fitted steering angle sensor. The lane change test runs were carried out in public traffic, inside and outside the city, as well as on an expressway. The offset was half a lane or a full lane. In addition, response time measurements were carried out in the course of the lane change tests and in separate test runs. The recorded data show the parameters roll angle, roll rate, yaw rate and pitch rate, longitudinal, lateral, and vertical acceleration, as well as the steering angle over time. For this thesis, a theoretical maneuver duration was defined and the parameter "intensity", which describes the rider's aggressiveness/determination during the lane change, is introduced. The thesis also examines the possible use of the measured GPS coordinates for calculating the lateral offset during the lane change. Statistical results of the parameters mentioned above and their interdependencies are described and discussed. The rider's impact on the parameters is also considered, as is the influence of different speed ranges. Additionally, the measured reaction times of the two riders are statistically prepared and the results are discussed. In a final step, a mathematical model for the calculation of the roll angle curve depending on the three input parameters – driving speed, lateral offset and intensity – is developed and compared with the recorded data.
URI: https://doi.org/10.34726/hss.2021.54766
http://hdl.handle.net/20.500.12708/16783
DOI: 10.34726/hss.2021.54766
Organisation: E325 - Institut für Mechanik und Mechatronik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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