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Fahrsituationen

Das Fahren als »Handling« von Kräften setzt sich zusammen aus

  • Längskraft für Vortrieb & Bremsen und
  • Seitenkraft fürs Lenken & Spurführen

Dem entgegen wirken äußere Widerstände:

  • Reibung zwischen Reifen und Untergrund
  • Luftwiderstand
  • Wind
  • Steigung
  • Stöße und Schwingungen

Die normale Fahrsituation

Eine normale Fahrsituation bedeutet, Längs- und Seitenkräfte in weiten Bereichen moderieren zu können. Dieser Spielraum ist jedoch grundlegend begrenzt:

  1. Ein *Reifen kann nur begrenzt Kraft auf den Untergrund übertragen; diese Grenze ist durch den Kraftschlussbeiwert (auch: Reibbeiwert) bestimmt.
    Dieser hängt ab von den Reifen, dem Untergrund (Asphalt, Beton, Lehm, Sand) und dem Zustand des Untergrundes (trocken, nass, vereist, staubig).
    Optimaler Kraftschluss ist bei etwa 10% Schlupf erreicht.
  2. Die Motorleistung kann nur begrenzt in Geschwindigkeit umgesetzt werden;
    diese Grenze ist auf ebener Fläche durch den Luftwiderstand bestimmt;
    bei Höchstgeschwindigkeit ist keine überschüssige Leistung mehr verfügbar.
    Das Optimum an überschüssiger Leistung ist etwa zwischen 50 und 80 km/h verfügbar.
  3. Jeder Gang kann nur begrenzt Zugkraft übersetzen;
    das Optimum ist jeweils bei mittlerer Drehzahl erreicht;
    die höchste Zugkraft wird im ersten Gang erreicht.

Wird diese maximal verfügbare Kraft von 100 Prozent vollständig zur Vorausfahrt genutzt, kann das Fahrzeug nicht mehr gelenkt werden. Jede Störung wird dann unkontrollierbar. Eine normale Fahrsituation ist also dadurch gekennzeichnet, dass x Prozent der maximal verfügbaren Kraft für die Lenkkraft verfügbar sind.

Störfaktoren

Die Fahrsituation wird jedoch kritisch, wenn

  1. der Kraftschlussbeiwert drastisch abfällt, also entsprechend weniger Zugkraft verfügbar ist;
  2. unvermittelt größere Seitenkräfte fürs Lenken und zum Spurführen erforderlich werden;
  3. 100% der verfügbaren Kraft für eine Vollbremsung erforderlich sind.

Äußere Einflüsse, die dazu führen können, sind:

  • Druckabfall im Reifen
  • Fallwindböen in Tälern oder an Küsten
  • Fahrbahnrichtung ändert sich abrupt (Kurven)
  • Ladung verschiebt sich
  • Reifen flattern (Unwucht), Karkasse löst sich
  • Seitenwind oder Eis auf Brücken
  • Spurrillen in anderer Spurbreite
  • Tiere auf der Fahrbahn
  • Überholen nahe der Höchstgeschwindigkeit
  • Untergrund wechselt (Asphalt, Beton, Metall, Schotter)
  • Untergrund ändert sich (trocken, feucht, nass)
  • Verkehrsteilnehmer verhalten sich unvorhergesehen
  • überflutete Unterführung

Reaktive Einflüsse durch den Fahrer sind:

  • Übersteuern
    also zu starkes Einlenken > Kurvenradius zu klein > Heck droht auszubrechen > Fahrzeug dreht sich
    Laut Walter Röhrl haben gute Fahrer »die Fliegenreste auf den Seitenscheiben«.
  • Untersteuern
    also zu geringes Einlenken > Kurvenradius zu groß > Fahrzeug schiebt über die eingeschlagenen Vorderräder zum Kurvenrand > Fahrzeug fliegt aus der Kurve
  • Im mittleren Bereich dazwischen hat das Fahrzeug eine Tendenz zum Driften und wird wesentlich durch das Gaspedal gesteuert.
  • Vollbremsung
    also 100% Bremskraft > Lenken nicht möglich > Bremsweg bis Stillstand oder
    unkontrolliertes Ausbrechen, etwa weil unvorhergesehene Seitenkräfte wirken

Kritische Fahrsituationen

Daraus resultieren kritische Fahrsituationen im Grenzbereich, nämlich:

  • Kraftübertragung sinkt (z.B. Bremswegverlängerung): Haftreibung sinkt, etwa bei Nässe
  • Gleiten: keine Haftreibung mehr, nur noch Gleitreibung, etwa auf Eis
  • Aquaplaning: weder Haftreibung noch Gleitreibung, nur noch Flüssigkeitsreibung
  • Driften: Das Fahrzeug bewegt sich quer zur Fahrspur
  • Dreher: In Kurven, etwa auf nassem Laub, verlieren die angetriebenen Hinterräder die Haftreibung
  • Fading: Bremsen blockieren oder versagen

Wird gebremst, während seitliche Kräfte wirken, sind drei Fälle möglich:

Räder blockierenFahrzeugdynamikLenkungFolge
Hinterachse instabillenkbarDrehen
Vorderachsestabilnicht lenkbarUntersteuern
Hinter- und Vorderachse indifferentnicht lenkbarDriften

Maßnahmen

Bewegt sich das Fahrzeug erst einmal unkontrolliert, so kann es sich aufschaukeln, ausbrechen, schleudern, kippen, sich überschlagen, aufprallen. Solche Situationen können beherrschbar sein durch richtige Reaktionen, die aber Erfahrung voraussetzen:

  • Bei Verlust der Bodenhaftung (etwa bei Aquaplaning) verbietet sich Bremsen, die Lenkung muss geradeaus zeigen, Auskuppeln ist angesagt.
  • Solange Bodenhaftung besteht, ist Auskuppeln insbesondere bei Gefälle gefährlich, da die Haftreibung auf Roll- oder Gleitreibung reduziert wird.
  • Bei starkem Gefälle anhalten, dann herunterschalten.
  • Bei zu langem Bremsweg rechtzeitig die Bremse lösen und um das Hindernis herum lenken.
  • Bei seitlich ausbrechendem Heck schnell in die gleiche Richtung lenken.
  • Auf Schnee und Eis bei gerader Straße normal bremsen.
  • In vereisten Kurven das Lenkrad vorsichtig bei getretener Kupplung einschlagen.
  • Schlingert das Fahrzeug (etwa in Spurrillen), ist Gas geben sicherer als Bremsen.

Besonderheiten bei Fernreisemobilen

Die geschilderten Grenzbereiche lassen sich im normalen Straßenbetrieb weitgehend durch angepasstes Fahrverhalten vermeiden und gehören dann eher zum Gesprächsstoff von Rallyepiloten.
Unterwegs mit dem Fernreisemobil treten solche kritischen Situationen jedoch vermehrt auf, auch bei geringen Geschwindigkeiten. Sie werden begünstigt durch:

  • ein besonders seitenwindempfindliches Fahrzeug (Transporter, Kofferaufbau)
  • zulässige Beladung im Grenzbereich, also auch Bremskräfte im Grenzbereich
  • Fading, also überhitzte Bremsen auf langen Gefällestrecken
  • falsche Lastverteilung und hoher Schwerpunkt (Dachlasten)
  • Ladung, die sich verschieben kann und Tanks ohne Schwallwände
  • Untergrund mit erheblichen Spurrillen (verformte Asphaltstraßen in tropischen Ländern)
  • Untergrund mit gewölbter Decke (makadamisierte Straßen)
  • Feinstaub und Wasser im Gelände
  • Durchfahren von strömendem Wasser
  • Fahrspuren in Lkw-Breite
  • erhebliche Fahrbahnänderungen ohne Vorwarnung (Baustellen, Brückenumfahrung, potholes)
  • ungewohntes Fahrverhalten anderer Verkehrsteilnehmer

Die Fahrdynamik vorbereitend gestalten

Die Fahrdynamik in solchen Fahrsituationen wird beeinflusst durch

Fahren im Gelände

Widerstände im Gelände

Die Fahrdynamik auf guten Straßen wird wesentlich vom Luftwiderstand bei höheren Geschwindigkeiten bestimmt. Beim langsamen Fahren im Gelände spielt das keine Rolle, hier gelten andere Regeln. Die wesentlichen Widerstände im Gelände sind:

  • Bulldozing, also der Erdkeil vor dem Reifen, der meist durch Bodenverdichtung entsteht
  • Spurrillenreibung, also die seitliche Reibung der Reifen in der Spur. Diese steigt mit dem Bodendruck des Fahrzeugs und der Geschwindigkeit; sie sinkt mit abnehmendem Reifendruck
  • Wasserwiderstand bei Wasserdurchfahrten. Dieser steigt mit der Geschwindigkeit und sinkt mit der Widerstandsfläche, also bei schmalen, harten Reifen.

Lehm (»Mudding, mud bogging, mud slinging«)

Charakterisiert durch

  • Konsistenz, also von flüssig über schmierig und breiig bis pastös
  • Haftung auf den Reifen
  • Tiefe des lehmigen Untergrunds
  • Hindernisse im Lehm

Besondere Gefahren

  • Übergang von Traktion zu Gleitreibung, also Kontrollverlust
  • Einsinken und Aufsitzen
  • Anfahren schwierig wegen geringem Kraftschluss

Maßnahmen

  • vorhandene Fahrrinnen nutzen, da
    (a) der tragfähige Untergrund nah ist und
    (b) die Geleise Lenkkräfte sparen, die zur Vorfahrt verfügbar sind
  • nicht stehenbleiben
  • mud terrain Reifen, grobstollig und weich, damit das Profil sich selbst reinigen kann
  • Reifenluftdruck je nach Lehmkonsistenz normaler Reifendruck oder abgesenkter Reifendruck bei tragfähig pastösem Untergrund

Sand (»Dune bashing«)

Charakterisiert durch

  • Korngröße: von Feinstaub bis splittartig
  • Kornform: rundgewaschener Flusssand bis scharfkantiger Brechsand durch Erosion
  • Wassergehalt: feuchter Sand ist tragfähiger als trockener; nasser Sand kann trügerisch sein; an Ufern fährt man knapp oberhalb der Hochwasserlinie am sichersten
  • Temperatur: heißer Sand ist weniger tragfähig, also fährt man möglichst früh morgens und in Schattenzonen

Besondere Gefahren

  • Aufsitzen an der Hügelkuppe
  • Überschlag bei nicht direkter Fahrt zur Hügelkuppe
  • Überschlag in Kurven bei überhöhter Geschwindigkeit
  • Einsinken bei zu geringer Geschwindigkeit
  • Hindernisse im Staub
  • Löcher unter Feinstaubschichten

Maßnahmen

  • möglichst schnell fahren
  • stehenbleiben nur vor Gefälleabschnitten oder auf tragfähigem Untergrund
  • Fahrrinnen nutzen
  • abgesenkter Reifendruck (höchstens 1,5 bar)

Naturwege (»green laning«)

Charakterisiert durch

  • wechselnder Untergrund
  • schwierige Orientierung
  • unvorhersehbare Hindernisse

Besondere Gefahren

  • kein Weiterkommen durch Hindernisse

Maßnahmen

  • eine neue Fahrspur anlegen
  • Hindernisse beseitigen
  • Orientierung behalten

Felspfade (»rock crawling«)

Charakterisiert durch

  • Materialgröße von Kiesel bis Felsplatte
  • steiniger Untergrund mit Felsstufen
  • Oberfläche von grob gebrochen über glatt gewaschen bis rund rollend
  • Landschaftsform von Geröllwüste über Bachbett bis Felshang

Besondere Gefahren

  • fehlende Fahrspur
  • beweglicher Untergrund durch lose Steinbrocken
  • Verlust des Bodenkontakts für 1-2 Räder (Kippen)
  • Reifenschäden, insbesondere an den Flanken

Maßnahmen

  • Fahren im kleinstmöglichen Gang
  • höchste Präzision bei Lenken und Spurführung

Maximen für Geländefahrten

Man kann (theoretisch) von Kairo bis Kapstadt auf Asphaltstraßen fahren. Regenzeit und Erdrutsche, Baustellen und Umleitungen erzwingen jedoch selbst dort immer wieder das Verlassen von Hauptverkehrsstraßen; unvorhersehbar werden lange Pisten- und Geländefahrten unausweichlich; Unfälle und Umfälle mahnen wieder und wieder am Straßenrand. Auf der Straße zu bleiben, erfordert dann unablässig ein kontrolliertes Beherrschen des Fahrzeugs.

Voraussetzung 1: Das Fahrzeug beherrschen

Das setzt voraus, dass man sein Fahrzeug genau kennt, also ein Gefühl für die Fahrzeugmaße hat; den Wendekreis einschätzen kann; ein Gefühl für die Bodenfreiheit und die Winkel etwa bei Böschungsfahrten beurteilen kann; genau weiß, wo sich die Reifen befinden oder die Differentiale; sich exakt die Spurbreite im vorausliegenden Gelände vorstellen kann usw.

Voraussetzung 2: Pick a good line

Wer an eine gute Fahrbahn gewohnt ist richtet sein Augenmerk auf Störungen der Fahrbahn, etwa einen Gegenstand oder ein Loch, verzögert und umfährt diese Störung. Im Gelände hilft es, seinen Blick zu ändern, denn dort überwiegen die Störungen. Also muss der Blick die Fahrspuren fokussieren und dort wo keine sind, so im Gelände imaginieren, dass die Problemstellen möglichst unberührt bleiben. Wichtig ist die Fahrspur, nicht das Problem. Wer auf das Problem schaut, trifft es auch.

Regel 1: Langsam fahren

Insbesondere auf Pisten und im Gelände wird oft unvermittelt eine maximale Zugkraft des Fahrzeugs benötigt. Diese ist aber weder im vierten oder fünften Gang noch bei Geschwindigkeiten über 80 km/h verfügbar, also lautet die wichtigste Grundregel: Langsam fahren.

Regel 2: Den richtigen Gang einlegen

Die meisten Problemstellen werden mit Zugkraft überwunden, nicht mit Geschwindigkeit. Damit ununterbrochen Kraft auf den Untergrund übertragen wird, darf der Gang nicht gewechselt werden. Die höchstmögliche Zugkraft liefert der kleinstmögliche Gang.

Regel 3: Vollgas geradeaus

Die maximale Zugkraft erhält man weder mit rutschender Kupplung noch bei hektischem Lenken. Wer langsam fährt, kann auch stehenbleiben und vor kritischen Passagen nachdenken, wie diese anzugehen sind. Dann im geeigneten Gang (ohne Zugkraft duerch Schalten zu verlieren) in gerader Linie (mit minimalen Lenkkraftverlust) mit Vollgas durch, also kraftvoll jedoch nicht schnell.

Regel 4: Don't touch the clutch

Wer zu schnell ist, hat den falschen Gang gewählt. Kontrolle über das Fahrzeug hat nur, wer die Motorleistung über den Reifen ständig auf den Untergrund bringt. Das Treten der Kupplung hat (je nach Untergrund) mehrere negative Folgen:

  • Erstens unterbricht man so die Kraftübertragung, mindert also Eingreifmöglichkeiten.
  • Zweitens wechselt die Bodenhaftung zur Rollreibung und diese ist geringer als Haftreibung
  • drittens wechselt die Bodenhaftung beim Einkuppeln im schlechtesten Fall zur Gleitreibung und diese ist imemr geringer als die Rollreibung.
  • Viertens beschleunigt das Fahrzeug auf Gefällestrecken, weil die *Motorbremse entfällt.

Daher: »The clutch is your enemy.« Es wird erst ausgekuppelt, wenn der Wagen feststeckt oder aus der Problemzone raus ist.

Regel 5: Let the car do the work

Motorradfahrer kennen den Effekt: Das Vorderrad sucht seinen Weg. Das gilt auch für die Vorderachse im Gelände, erfordert jedoch Gefühl und Vertrauen: die Reifen winden sich durch Geröllstrecken und erst recht werden sie in tiefen Sandspuren geführt. Stures, starres Lenken dagegen überanstrengt Fahrer und Material. Zudem geht jede seitliche Lenkkraft der Zugkraft verloren.
Voranfahrt gibt es nur mit dem Gaspedal. Gefühlvolles Lenken ist sinnvoll, Bremsen ist fast nie sinnvoll, Kuppeln ist fast immer schädlich.


siehe auch:
* Elchtest
Kammscher Kreis
Auffahrunfall
Crashtest
* Geländefahrzeug
* Die gefährlichsten Straßen der Welt
* Terramechanics

Literatur

Manfred Mitschke
Dynamik der Kraftfahrzeuge
Springer Berlin Heidelberg 1972 bis 2004; frühere Ausgaben mehrbändig

wiki/fahrsituationen.txt · Zuletzt geändert: 2018/11/20 08:48 von norbert