Analyse der Fahrdynamik und Fahrsicherheit von E-Scootern

Abstract

Die Zahl der E-Scooter hat in jüngster Vergangenheit vor allem im städtischen Bereich stark zugenommen. 2019 erfolgte eine weitgehende gesetzliche Gleichstellung zu Fahrrädern im Straßenverkehr in Österreich. In der vorliegenden Arbeit wird das fahrdynamische Verhalten von E-Scootern in Bezug auf die Fahr- und Verkehrssicherheit modellgestützt untersucht und mit dem von Fahrrädern verglichen. Dazu werden drei Fahrsituationen betrachtet, nämlich das Bremsverhalten, das Überrollen von Fahrbahnstufen, sowie das Stabilitäts- und Lenkverhalten. Die Modellbildung zur Untersuchung dieser drei Fahrsituationen basiert großteils auf vorhandener Literatur zu einspurigen Fahrzeugen. Es werden mechanische Ersatzmodelle basierend auf einem aktuellen E-Scooter aufgebaut, sowie ein biomechanisches Modell des menschlichen Fahrerkörpers in unterschiedlichen Körpergrößen und verschiedenen Standpositionen auf dem E-Scooter platziert. Anhand von Simulationsstudien werden Bewertungskriterien zur Fahr- und Verkehrssicherheit herausgearbeitet und Unterschiede sowie Gemeinsamkeiten zwischen E-Scootern und Fahrrädern aufgezeigt. Ziel ist die fundierte Analyse und Beschreibung der Fahrdynamik von E-Scootern. Außerdem werden Empfehlungen für die Fahrerin bzw. den Fahrer zur Beherrschung eines E-Scooters unter obigen Fahrsituationen gegeben, sowie Vorschläge für konstruktive Anpassungen am E-Scooter zur Erhöhung der Fahrsicherheit erarbeitet. Der Einfluss der Statur der Fahrerin bzw. des Fahrers, sowie die Auswirkungen unterschiedlicher Standpositionen am Fahrzeug, werden ebenfalls untersucht.

The number of e-scooters significantly increased in the recent past, especially in urban areas. Furthermore, in 2019, these types of vehicles were legally equated with bicycles in Austria's road traffic. With this in mind, a comparison between the dynamic behaviour of e-scooters and bicycles is presented in this thesis in terms of driving and road safety properties. Three driving situations are considered: braking behavior, crossing step-like road obstacles, as well as stability and steering behavior. The modeling for the investigation of these three driving situations is largely based on existing literature on single-track vehicles. Mechanical models based on a current e-scooter are built, as well as a biomechanical model of the human driver body in different body sizes and different standing positions on the e-scooter. Based on simulation studies, evaluation criteria for driving and traffic safety are derived and differences and similarities between e-scooters and bicycles are discussed. The aim of this work is a profound analysis and description of the dynamic behaviour of e-scooters. In addition, recommendations for the driver to steer and control an e-scooter in above driving situations are given, as well as suggestions for constructive adaptions to the e-scooter to increase driving safety. The influence of the driver's stature and effects of different standing positions on the vehicle are examined as well.