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Interdisziplinäres Forschungsprojekt „BikeAssist“

Für mehr Sicherheit beim Pedelecfahren

Mobilität der Zukunft: Fahrradtechnologie Mobilität der Zukunft: Fahrradtechnologie // #interdiziplinär, #praxisnah, #innovativ

Fahrradfahrer sind neben Fußgängern die gefährdetsten Verkehrsteilnehmer. Aktuelle Studien zeigen steigende Unfallzahlen vor allem mit Pedelecs.

Wie muss ein Assistenzsystem aussehen, das E-Bike-Fahren speziell für weniger geübte Nutzer sicherer macht?

Mit dieser Fragestellung beschäftigen sich die Professoren Dipl.-Ing. Jürgen Wrede, Dr.-Ing. Martin Pfeiffer, Dr.-Ing. Stefan Hillenbrand, Dr.-Ing. Peter Heidrich aus den Bereichen Maschinenbau und Informationstechnik sowie Professorin Dr. Christa Wehner aus der Business School und ihr Team seit drei Jahren im Rahmen des Forschungsprojekts „BikeAssist - Querstabilisierung elektrisch unterstützter Fahrräder bei niedrigen Geschwindigkeiten“.

Das Projekt „BikeAssist“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Förderung von Forschung an Fachhochschulen“ gefördert. Projektpartner sind die Robert Bosch GmbH, die IPG Automotive GmbH sowie die Universität Rostock.

„Aktuelle Studien zeigen, dass das Radfahren bei mittleren Geschwindigkeiten von den meisten Menschen problemlos beherrscht wird, das Gleichgewichthalten und das präzise Kurshalten bei geringen Geschwindigkeiten dagegen umso anspruchsvoller ist“, so Christa Wehner.

Rund 39.000 Euro ist die am BikeAssist-Pedelec implementierte Sensortechnik wert. „Dieses Messsystem ermittelt die Daten exakt. Gängige GPS-Sensoren erfassen beispielsweise die Position nur auf zehn Meter genau, während unser hochgenauer GPS-Sensor die Position des E-Bikes auf den Zentimeter genau erfasst – wir können quasi jeden noch so kleinen ‚Schlenker‘ erkennen und auswerten“, so ISBT-Mitarbeiter Yannick Hanakam. Weiter erfassen Drehraten-, Lenk- und Beschleunigungssensoren ganz genau die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung sowie die Lenkbewegung des E-Bikes. „Darüber hinaus haben wir über Schnittstellenprogrammierung die Kommunikation mit den Daten hergestellt, die auch gängige Pedelecs vorhalten, wie den Grad der Unterstützungsstufe oder die Information über die zurückgelegten Kilometer“, so Yannick Hanakam.

Diese Technik kam, unter anderem in den Jahren 2020 und 2022, in groß angelegten mehrtägigen Probandenstudien auf dem Hochschulcampus zum Einsatz.  Über einen Zeitraum von zehn Tagen absolvierten jeweils 60 Probandinnen und Probanden zwischen 60 und 82 Jahren auf dem mit Sensoren und Messtechnik ausgestatteten Pedelec verschiedene Fahraufgaben. Die objektiven Messdaten aus über 900 Testfahrten wurden um die subjektiven Eindrücke der Probanden hinsichtlich ihres Sicherheits- und Wohlbefindens während der Fahrmanöver ergänzt.

»Ein Ziel der Studie ist es, das subjektive Sicherheitsempfinden auf dem Pedelec mit objektiven Messdaten zu korrelieren. Wir wollen herausfinden, ob es messbare physikalische Größen wie etwa die Lenkbewegung gibt, die Rückschluss auf das subjektive Sicherheitsgefühl eines Radfahrers geben. Anzahl und Ausprägungen der vorgenommenen Lenkbewegungen unterscheiden sich von Radfahrer zu Radfahrer stark“, so Yannick Hanakam. Je stärker die Lenkbewegung ausfällt, desto mehr muss der Radfahrende leisten, um das Gleichgewicht auf dem Pedelec zu halten. Eine der Hypothesen, die im Rahmen der Probandenstudie geklärt werden sollte: Je mehr Lenkbewegungen erfasst werden, desto unsicherer fühlt sich der Pedelec-Fahrer. Bei verschiedene Fahraufgaben sollten die Teilnehmenden einem Kurs möglichst genau folgen. Neben physikalischen Größen wird das subjektive Sicherheitsgefühl aber auch von anderen Faktoren, wie dem individuellen Fahrkönnen oder persönlichen Sicherheitsmotive im Straßenverkehr, beeinflusst.

Auch die Bewegung der Radfahrer:innen wurde erfasst: Ein in einem Brustgurt befestigtes Smartphone ermittelte über Beschleunigungs- und Drehratensensoren die Drehbewegung des Oberkörpers, zusätzlich wurde die Bewegung der Probanden über eine am Pedelec angebaute Kamera gefilmt. „Insgesamt zeichneten wir ca. 130 Messsignale von elf Sensoren auf“, so der Forschungsmitarbeiter.

ISBT

Die BikeAssist-Forschung erfolgt am Institute for Smart Bicycle Technology (ISBT). Das 2019 gegründete Institut bündelt Projekte und Entwicklungsaktivitäten der Hochschule Pforzheim in den Bereichen der Fahrradtechnologie. Gegenwärtige Schwerpunkte sind neben der Entwicklung neuer mechatronischer Fahrerassistenzsysteme die Komponenten- und Prüfstandsentwicklung für Fahrräder sowie die Entwicklung von Leichtbaukomponenten mit einem neuartigen 3D-Faser-Wickelroboter.

Labor für intelligente Farradsysteme Labor für intelligente Farradsysteme

Im Labor für intelligente Fahrradsysteme entwickeln wir integrierte mechatronische Systeme, die die Verkehrssicherheit von elektrisch unterstützten Fahrrädern (Pedelecs) verbessern.

Sie sollen den Fahrerinnen und Fahrern helfen (assistieren, deshalb auch Assistenzsysteme genannt), Verkehrsunfälle zu verhindern oder zumindest deren Folgen mildern.

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Studiengangleiter
Mechatronische Systementwicklung

Prof. Dr.-Ing. Peter Heidrich

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Studiengangleiter
Mechatronik

Prof. Dr.-Ing. Stefan Hillenbrand

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Prodekan
Informationstechnik

Prof. Dr.-Ing. Martin Pfeiffer

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Maschinenbau

Prof. Jürgen Wrede

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