Elektro-Räder boomen – allein in Deutschland werden Jahr für Jahr fast eine Million Fahrräder mit E-Motor verkauft. Sie können einen wichtigen Beitrag zur Verkehrswende leisten, denn aufs E-Rad steigen viele, denen ein Muskel-Rad zu anstrengend ist. Doch mit dem Boom steigt auch die Zahl der Unfälle – vor allem bei Senioren. Dabei profitieren Ältere besonders von der Kraft des Motors – ein E-Rad erhält ihnen die individuelle Mobilität auch ohne Kraftfahrzeug.
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Die Technische Universität Delft und der Traditionshersteller Gazelle arbeiten zusammen, um eine wichtige Unfallursache zu eliminieren, nämlich den Sturz des Rades. Anders als ein Fahrzeug mir drei oder vier Rädern ist ein Zweirad nämlich immer sturzgefährdet. Ein Zweirad kennt keine stabile Situation – das Rad bleibt während der Fahrt nur aufrecht, weil der Fahrer mit Gegenbewegungen und Gewichtsverlagerungen das instabile System "Fahrrad" stabilisiert.
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Ohne Gleichgewicht geht es nicht
Im normalen Betrieb geschieht das unmerklich. Der Fahrer bekommt überhaupt nicht mit, was sein Körper leistet, während er in die Pedale tritt. Doch bei älteren Menschen lassen Reaktionsvermögen und Gleichgewichtssinn nach. Und dieser Sinn ist entscheidend. Ohne eine klare Orientierung des Kopfes, wo oben und unten ist, kann der Fahrer sein Rad nicht wirksam unterstützen.
Die TU Delft hat jetzt eine Art von Lenkassistenten entwickelt, der die Lage des Rades analysiert und durch aktive Eingriffe in die Lenkung das Umfallen verhindert. In dem System wird die Beschleunigung des Rades gemessen, zugleich wird die Lage des Rades mit den Daten eines Gyroskops verglichen. Ein Gyroskop ist ein Gerät, das von dem Rahmen entkoppelt ist und die Neigung in alle Raumachsen absolut exakt angeben kann. Ein Prozessor gleicht die Daten mit einem mathematischen Modell der Fahrradstabilität ab.
Gyroskop ersetzt den Gleichgewichtssinn
"Unser System hält das Fahrrad und seinen Fahrer bei Geschwindigkeiten über 4 km/h stabil", erklärt TU Delft-Forscher Arend Schwab. Droht das Rad umzufallen oder in eine instabile Lage zu kommen, greift ein Motor ein, der am Gabelschaft sitzt. Das Vorderrad lenkt dann automatisch gegen.
Die TU-Delft hat bereits 15 Jahre Forschung in die Frage investiert, warum Fahrräder umkippen. Schon vor neun Jahren veröffentlichte Schwab in "Science" Forschungsarbeiten zur Theorie der Fahrradstabilität. "Wir haben ein mathematisches Modell mit etwa 25 physikalischen Parametern entwickelt, welches die Stabilität eines Fahrraddesigns bei verschiedenen Geschwindigkeiten vorhergesagt hat. Nun haben wir auch im Experiment bewiesen, dass unsere Erkenntnisse richtig waren."
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Noch handelt es sich um einen Prototypen. Die verwendete Elektronik stammt aus dem Labor und wäre für die Praxis viel zu groß. Bei einer Serienfertigung wäre es problemlos möglich, die Bauteile enorm zu verkleinern. In der Praxiserprobung müssen weitere Daten gesammelt werden. Nur mit echten Probanden ist es möglich, die Eingriffe des Sicherheitssystems auf die Reaktionen der Fahrer abzustimmen.
Es wird also noch einige Jahre dauern, bis dieses System zur Marktreife kommt. Die TU Delft geht davon aus, dass intelligente Sicherheitssysteme in Zukunft auch beim Fahrrad alltäglich werden.
Quelle: TU Delft
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