Durch vorbeifahrende Fahrzeuge hervorgerufene Windkräfte auf Fahrradfahrer und Erstellung eines Modells zur Bestimmung der notwendigen Breite von Fahrradspuren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem Projekt wurden die von überholenden Fahrzeugen verursachten aerodynamischen Kräfte auf Radfahrer welche quer zu deren Fahrtrichtung wirken und ihr Einfluss auf deren Fahrverhalten untersucht. Der Anlass für die Untersuchungen war die qualitative Wahrnehmung von Radfahrern, dass sie während eines Überholvorgangs einer fahrzeug-induzierten aerodynamischen Kraftabfolge ausgesetzt sind, in der sie zunächst von einer quer wirkenden Druckkraft vom Fahrzeug abdrängt und dann von einer quer wirkenden Sogkraft zum Fahrzeug bzw. zur Straßenmitte angezogen werden. Die Ziele des Projekts waren einerseits die quantitative Bestimmung der quer wirkenden aerodynamischen Kräfte und andererseits die Erfassung der Auswirkung dieser Kräfte auf die Trajektorie eines Radfahrers. Letzteres beinhaltet die quantitative Erfassung der seitlichen Abweichung von der Geradeausfahrt in einer Pendelfahrt verursacht durch eine Störwirkung der Kräfte. Gegebenenfalls, d.h. bei für die Radfahrsicherheit relevanten großen Abweichungen, sollte ein Bemessungsansatz für die erforderliche Radpurbreite erstellt werden. Basierend auf einer umfangreichen Feldmesskampagne in der Überholvorgänge mit diversen Fahrzeugtypen und Radfahrertypen (letztere repräsentiert durch Personen-Dummies aufgesetzt auf Fahrrädern) durchgeführt wurden, konnten die quer zur Fahrtrichtung wirkenden aerodynamischen Kräfte auf Radfahrer ermittelt werden. Als Ergebnis konnten die wesentlichen Größen welche die Stärke der Druck- und Sogkräfte bestimmen, herausgearbeitet werden. Diese sind (i) der Fahrzeugtyp (bspw. Lkw oder Pkw), (ii) die Überholgeschwindigkeit, (iii) der Überholabstand und (iv) der Radfahrertyp (bspw. Erwachsener auf einem Trekkingrad oder Heranwachsender auf einem Jugendrad). Es konnten systematische Zusammenhänge zwischen den wesentlichen Eingangsgrößen und den resultierenden aerodynamischen Kräften aufgedeckt werden und es wurde ein mathematisches Modell zur deren Berechnung aufgestellt. Aufgrund seiner Einfachheit und den leicht zugänglichen Eingangsgrößen, ist dieses Modell auch für eine Verwendung im nichtwissenschaftlichen Bereich, bspw. in der Praxis der Verkehrsplanung oder Verkehrssicherheit, geeignet. Zur Erfassung der Auswirkung der fahrzeug-induzierten Kräfte auf die Trajektorie eines Radfahrers wurden Radfahrten unter kontrollierten aerodynamischen Querlastbeaufschlagungen durchgeführt. Dazu fuhren Probanden auf Fahrrädern zwischen zwei sich versetzt gegenüberstehenden Ventilatoren, die nachgebildete fahrzeug-induzierte Druck- und Sogkräfte ausüben, durch. Die Fahrten fanden in einer Versuchshalle statt und wurden mit Kameras von überkopf aufgezeichnet und anhand der Verfolgung von Markierungspunkten wurden die Trajektorien der Radfahrer bestimmt. Die Analyse der Trajektorien ergab, dass die in Überholvorgängen auftretenden fahrzeug-induzierten Querkräfte zu größeren seitlichen Abweichungen führen, die extremen maximalen seitlichen Abweichungen jedoch davon unberührt bleiben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Bestimmung des Widerstandsbeiwerts von Fahrradfahrern bei seitlicher Anströmung. Proc. 26. GALA Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Rostock, Germany, Sep. 2018, pp. 50.1-8
Gromke, C., Florencio, A.L., Ruck, B.
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Aerodynamic loads on a cyclist passed by a passenger car. Proc. 15th Int. Conf. Wind Engineering (ICWE15,) Beijing, China, Sep. 2019, 4 p.
Gromke, C. & Ruck, B.
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Aerodynamic loads on a cyclist while overtaking by a vehicle. Proc. 27. GALA Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Erlangen, Germany, Sep. 2019, pp. 7.1-8
Gromke, C. & Ruck, B.
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A model for the determination of vehicle-induced aerodynamic lateral loads on cyclist during overtaking maneuvers. Proc. 28. GALA Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Bremen, Germany, Sep. 2021, pp. 37.1-9
Gromke, C. & Ruck, B.
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Full-scale laboratory simulation of lateral loads exerted by overtaking vehicles on cyclists. Proc. AEROVEHICLES 4, Berlin, Germany, Aug. 2021, pp. 182-185
Cardenas, C.; Gromke; C. & Ruck, B.
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Passenger car-induced lateral aerodynamic loads on cyclists during overtaking. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 209(2021, 2), 104489.
Gromke, Christof & Ruck, Bodo
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Roll moment acting on a cyclist induced by an overtaking station. Proc. AEROVEHICLES 4, Berlin, Germany, Aug. 2021, pp. 178-181
Gromke, C. & Ruck, B.
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A Model for the Estimation of the lateral aerodynamic Peak Pressure Load on Cyclists induced by overtaking Vehicles. Proc. 16th Int. Conf. Wind Engineering (ICWE16), Florence, Italy, Aug. 2023, 4 p.
Gromke, C. & Ruck, B.
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Aerodynamic Side Loads on Cyclists induced by Vehicles in Overtaking Maneuvers. Proc. AEROVEHICLES 5, Poitiers, France, June 2023, 4 p.
Gromke, C. & Ruck, B.
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On-Site Measurements and Model for Gust Loads on Cyclists induced by Vehicles in Overtaking Manoeuvres. Proc. 11th International Cycling Safety Conference ICSC11, The Hague, The Netherlands, Nov. 2023, pp. 88-90
Gromke, C. & Ruck, B.
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Vehicle-induced aerodynamic lateral loads on cyclists in overtaking maneuvers - Field measurements and universal model description. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 243(2023, 12), 105594.
Gromke, Christof & Ruck, Bodo
