Über 90% der Informationsaufnahme beim Fahren erfolgt über den visuellen Sinneskanal. Das Auge ist das einzige fernorientierte Sinnesorgan, das über die Blickbewegungen gezielt ausrichtbar ist und die Erfassung räumlich voraus liegender Objekte ermöglicht. Somit spielt das Blickverhalten der Kraftfahrer eine zentrale Rolle beim Steuern eines Fahrzeugs. Da die Informationsaufnahme und -verarbeitung die Grundlage für Handlungsentscheidungen, ihre Realisierung und Kontrolle im Straßenverkehr bilden, bestimmt das Blickverhalten des Kraftfahrers weitestgehend sein Fahrverhalten und ist dadurch auch für die Verkehrssicherheit von zentraler Bedeutung. Mit Hilfe moderner Messtechnik lassen sich die Blickbewegungen genau registrieren und das Blickverhalten kann beim Autofahren exakt erfasst werden. Dadurch stellt die Analyse des Blickverhaltens ein neues Verfahren dar, mit dem der wahrnehmungspsychologische Faktor in der Wechselwirkung zwischen Fahrer, Fahrzeug und Straße berücksichtigt werden kann. Das Blickverhalten der Fahrer ist ein hochselektiver dynamischer Vorgang, durch den eine präzise Wahrnehmung von beweglichen bzw. unbeweglichen Objekten, Geschwindigkeiten und räumlichen Ausdehnungen gewährleistet ist. Die Analyse des Blickverhaltens ermöglicht sowohl den zeitlichen als auch den räumlichen Verlauf des detaillierten Informationszuflusses zusammen mit den Aufmerksamkeitsverlagerungen zu erforschen. Wo und in welchem Zeitpunkt der Fahrer detailliert hinblickt, kann mithilfe der Blickverhaltensanalyse ermittelt werden. In der Literatur sind verschiedene Blickverhaltensmaße vorhanden, mit denen das zeitliche Verhalten der visuellen Aufmerksamkeitsverteilung, die räumliche Konzentration des Blickes und die Intensität der Informationsaufnahme untersucht und interpretiert werden können. In der vorliegenden Arbeit werden aus dem breiten Spektrum dieser Maße diejenigen ausgewählt, die bezüglich der gesuchten Abhängigkeiten am aussagekräftigsten sind. Das Blickverhalten der Kraftfahrer wird in erheblichem Maße von der Streckenge-ometrie bestimmt. Aus der Forschung ist bekannt, dass die Verhältnisse beim Lenken eines Fahrzeugs entlang geraden Strecken und innerhalb von Kurven bezüglich der Beanspruchung des Fahrers und der Blickkonzentration nicht gleich sind. In Kurven ist die Belastung höher im Vergleich zu den Geraden und das führt zu einer gesteigerten Aufmerksamkeit. Das Blickverhalten in Links- und Rechtskurven charakterisiert sich mit bestimmten Blickmustern, die sich voneinander deutlich unterscheiden. Diesbezüglich werden entsprechende Untersuchungen und Analysen auch unter Einbeziehung der vorhandenen Sichtweite durchgeführt. Der Einfluss der streckencharakteristischen Parameter auf das Fahrverhalten und das Unfallgeschehen ist auf dem Gebiet des Straßenentwurfs seit langer Zeit Untersuchungsgegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten. Auf Autobahnen sind jedoch nur wenige solche Untersuchungen vorhanden und ein Forschungsbedarf liegt auch diesbezüglich vor. In der Dissertation wurde die BAB A72 zwischen Hof und Chemnitz untersucht, die eine der ältesten Autobahnen Deutschlands ist und für die bekannt ist, dass sie Sicherheitsprobleme hat. Diese Bundesautobahn, die ursprünglich als Regionalautobahn sehr geländeangepasst trassiert worden ist, wurde im Zeitraum von 1990 bis 1995 grundhaft ausgebaut. Die Trasse ist unverändert geblieben und die Gradiente und der Querschnitt sind verbessert worden. Dadurch sind die Geschwindigkeiten deutlich gestiegen. So ein Ausbau kann zu Disproportionen in der räumlichen Linienführung führen. Auf der Autobahn A72 sind in einigen Abschnitten solche Disproportionen vorhanden. Ausdruck dafür ist das überdurchschnittlich hohe Unfallgeschehen. Die Verkehrssicherheit hat eine vorrangige Bedeutung für den Bau und den Betrieb jeder Straße. In der Arbeit wird durch das Blickverhalten von Fahrern mit einer neu entwickelten Methodik versucht, die Gründe für unsichere Abschnitte anders als mit den klassischen Methoden zu erforschen. Im Ergebnis werden Empfehlungen für einen Kurvenmindestradius und eine psychologische Mindestsichtweite untermauert.

Genetische Einflüsse stellen in der Ätiologie der Alzheimer-Demenz (AD) eine zentrale Rolle dar. In den letzten Jahren konnte eine Vielzahl neuer Kandidatengene entdeckt werden, die in sogenannten Genome-wide association studies (GWAS) eine signifikante Assoziation zur AD zeigten. Inwieweit diese neu entdeckten Polymorphismen auch die Progressionsgeschwindigkeit der AD beeinflussen, ist bislang jedoch nur unzureichend untersucht. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, die 11 Polymorphismen mit der stärksten Assoziation zur AD in einem Kollektiv von 42 AD-Patienten hinsichtlich des Einflusses auf die Progressionsgeschwindigkeit zu untersuchen. Dazu wurde bei den Studienteilnehmern der Punktverlust im Mini-Mental-Status-Test (MMST) innerhalb eines Jahres gemessen. Unter den Polymorphismen wurde zusätzlich nach möglichen prädiktiven genetischen Markern für die „rapid-progressive AD“ (MMST-Verlust > 5 Punkte/Jahr) gesucht. Für den untersuchten rs541458-Polymorphismus des PICALM-Gens ließ sich bei C-Allel-Trägern eine signifikant höhere durchschnittliche MMST-Progression als bei Nicht-C-Trägern nachweisen (p = 0,039). Beim rs5930-Polymorphismus des LDLR-Gens konnte zudem für weibliche G-Allel-Träger eine signifikant erhöhte MMST-Progression gezeigt werden (p = 0,040). Prädiktive Marker für die rapid-progressive AD konnten nicht nachgewiesen werden. Der AG-Genotyp des untersuchten BIN1-Polymorphismus (rs744373) war jedoch signifikant häufiger in der langsamen Gruppe (≤ 5 Punkte Verlust im MMST/Jahr) anzutreffen (p = 0,026). Da bisher keine vergleichbaren Studien vorliegen, sind weitere Untersuchungen mit weitaus größeren Teilnehmerzahlen nötig, um die Ausprägung dieser möglichen Effekte genauer zu bestimmen. Die Möglichkeit, die gefundenen Polymorphismen als prognostische Marker zu verwenden und somit das Risiko des Krankheitsverlaufes zu bestimmen, hätte sowohl für Patienten und ihre Angehörigen als auch für die behandelnden Ärzte große Bedeutung.

Azyklische Beinstreckbewegungen stellen mit der Erzeugung hoher Absprunggeschwindigkeiten in vielen Sportarten wesentliche Teilleistungen dar, die durch Gelenkleistungen der unteren Extremitäten limitiert werden. An maximal willentlich ausgeführten Beinstreckbewegungen mit dem Ziel größtmöglicher Endbeschleunigung des Körperschwerpunkts hat die kniestreckende Muskulatur den größten Anteil. Mit geeigneten Muskelparametern lässt sich das Kontraktionsverhalten und damit die mechanische Antriebsleistung von Muskeln unter verschiedenen Arbeitsbedingungen kennzeichnen und das Training wirksam steuern. In dieser Arbeit wurde ein Instrumentarium zur individuellen Bestimmung von Muskelparametern der Kraft-Geschwindigkeit-Längen-Relation für die Kniestrecker entwickelt. Dies beinhaltete ein isokinetisches Testprogramm das die von antagonistischen Einflüssen isolierte Kraftdiagnose der kniestreckenden Muskulatur gewährleistet. Mit den in den Tests erhobenen Eingangsdaten konnten mit einem wirklichkeitsnahen Geometriemodell, inverser Dynamik und einem Optimierungsverfahren plausible Muskelparameter, u. a. die maximale Muskelleistung, für sechs Kadersportler berechnet werden. Am Beispiel eines Strecksprungs ohne Sprunggelenkeinsatz wurde gezeigt, dass die berechneten Parameter zur muskelkraftgesteuerten Simulation in Muskel-Skelett-Modellen geeignet sind und so die Optimierung der sportlichen Technik unter Berücksichtigung der individuell limitierten Antriebsleistung im Kniegelenk möglich ist.

Azyklische Beinstreckbewegungen stellen mit der Erzeugung hoher Absprunggeschwindigkeiten in vielen Sportarten wesentliche Teilleistungen dar, die durch Gelenkleistungen der unteren Extremitäten limitiert werden. An maximal willentlich ausgeführten Beinstreckbewegungen mit dem Ziel größtmöglicher Endbeschleunigung des Körperschwerpunkts hat die kniestreckende Muskulatur den größten Anteil. Mit geeigneten Muskelparametern lässt sich das Kontraktionsverhalten und damit die mechanische Antriebsleistung von Muskeln unter verschiedenen Arbeitsbedingungen kennzeichnen und das Training wirksam steuern. In dieser Arbeit wurde ein Instrumentarium zur individuellen Bestimmung von Muskelparametern der Kraft-Geschwindigkeit-Längen-Relation für die Kniestrecker entwickelt. Dies beinhaltete ein isokinetisches Testprogramm das die von antagonistischen Einflüssen isolierte Kraftdiagnose der kniestreckenden Muskulatur gewährleistet. Mit den in den Tests erhobenen Eingangsdaten konnten mit einem wirklichkeitsnahen Geometriemodell, inverser Dynamik und einem Optimierungsverfahren plausible Muskelparameter, u. a. die maximale Muskelleistung, für sechs Kadersportler berechnet werden. Am Beispiel eines Strecksprungs ohne Sprunggelenkeinsatz wurde gezeigt, dass die berechneten Parameter zur muskelkraftgesteuerten Simulation in Muskel-Skelett-Modellen geeignet sind und so die Optimierung der sportlichen Technik unter Berücksichtigung der individuell limitierten Antriebsleistung im Kniegelenk möglich ist.

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Frage über die Alltagstauglichkeit eines Elektroautos. Bekanntermaßen ist die geringe Reichweite, die ein Elektroauto fahren kann, die Hauptproblematik, welche zusätzlich von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Besonders hohe Geschwindigkeiten als auch zu hohe oder zu niedrige Außentemperaturen können die Reichweite wirksam beeinträchtigen. Zur Beschreibung dieser Auswirkung wird für die Reichweite in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit ein physikbasiertes Modell verwendet. Hinzufügend wird anhand von Daten ein Regressionsmodell für die Temperaturabhängigkeit erstellt. Mithilfe dieser Modelle können Aussagen über die Nutzungsmöglichkeit von Elektroautos in den Sommer- und Wintermonaten als auch für Hochgeschwindigkeitsstraßen wie beispielsweise auf Autobahnen getroffen werden.

The cutting of foods is characterized by deformation, fracture and friction processes, and the viscoelastic properties of the cutting materials determine their rate-dependent cutting behavior. This is responsible for uncontrolled fracture and deformation events with increasing cutting velocity. There is a significant information deficit regarding the assignment of material properties and cutting parameters, as well as regarding a process description for industrial high-speed cutting. The aim of the work is the analysis of the velocity-dependent cutting behavior of foods up to the high-speed range. The focus is on the deformation and fracture phenomena, analysed by methods of classical material analysis but also associated cutting experiments performed in the range from low to high cutting velocities. For high-speed analyses, a test station enabling cutting velocities of up to 10 m/s was designed. To identify relevant material and cutting parameters and to establish a systematic experimental program, elastomer-based model systems with controllable viscoelastic profiles were developed. The results of the respective investigations were further verified for foods. The velocity-dependent deformation behavior during cutting could be described by dynamic-mechanical material analyses in the frequency range. Cutting force slopes at the beginning of the cutting process correlated with the complex moduli and were furthermore dependent on the cutting velocity; this dependency corresponded to the frequency behavior from material analysis. The fracture properties could be attributed to ductile (polymeric systems) or brittle behavior (cellular plant systems). Confectionary products had a strong temperature- and time-dependent behavior with ductile-brittle transition within the experimental conditions. The results obtained demonstrate that there is a significant relationship between viscoelasticity and velocity-dependent cutting behavior. They allow a phenomenological process description of high-speed cutting and can be used as a basis for the balancing of cutting forces and as input parameters for numerical analyses of the cutting process. / Das Schneiden von Lebensmitteln ist geprägt durch Deformations-, Bruch- und Reibvorgänge. Dabei bestimmen die viskoelastischen Eigenschaften der Schneidgüter deren geschwindigkeitsabhängiges Schneidverhalten. Dies führt mit zunehmender Schneidgeschwindigkeit zu unkontrollierten Bruch- und Deformationsereignissen. Dabei besteht ein Informationsdefizit bei der konkreten Zuweisung von Materialeigenschaften und Schneidparametern sowie einer Verfahrensbeschreibung für das industrielle Hochgeschwindigkeitsschneiden. Ziel der Arbeit ist die Analyse des geschwindigkeitsabhängigen Schneidverhaltens von Lebensmitteln bis in den Hochgeschwindigkeitsbereich. Der Fokus richtet sich auf die Untersuchung der Teilphänomene Deformation und Bruch durch Methoden der klassischen Materialanalyse sowie zugeordnete Schneidexperimente im Bereich von niedrigen bis hohen Schneidgeschwindigkeiten. Für entsprechende Hochgeschwindigkeitsanalysen wurde ein Versuchsstand mit Schneidgeschwindigkeiten von bis zu 10 m/s konzipiert. Zur Identifikation relevanter Material- und Schneidparameter und zur Aufstellung des systematischen Versuchsprogramms wurden Modellsysteme auf Elastomerbasis mit steuerbarem viskoelastischen Profil entwickelt. Die Ergebnisse wurden für Lebensmittel verifiziert. Das geschwindigkeitsabhängige Deformationsverhalten beim Schneiden konnte durch dynamisch-mechanische Materialanalysen im Frequenzbereich beschrieben werden. Dabei korrelierten Kraftanstiege zu Beginn des Schneidvorganges mit den Komplexmoduln. Die Anstiege zeigten eine Abhängigkeit von der Geschwindigkeit; diese entsprach dem Frequenzverhalten aus der Materialanalyse. Die Brucheigenschaften konnten produktspezifisch duktilem (polymere Systeme) oder sprödem Verhalten (zelluläre, pflanzliche Systeme) zugeordnet werden. Zuckerwaren zeigten ein stark temperatur - und zeitabhängiges Verhalten mit duktil-sprödem Übergang innerhalb der Versuchsbedingungen. Die gewonnenen Erkenntnisse demonstrieren den Zusammenhang von Viskoelastizität und geschwindigkeitsabhängigem Schneidverhalten. Sie erlauben eine phänomen ologische Verfahrensbeschreibung des Hochgeschwindigkeitsschneidens und können als Basis für die Bilanzierung von Schneidkräften und als Eingangsparameter für numerische Analysen des Schneidvorganges dienen.

Die klinische Erfahrung zeigt, dass sich depressive Episoden sehr schnell innerhalb weniger Stunden bis Tage oder sehr langsam innerhalb mehrerer Wochen bis Monate entwickeln können. Hauptziel dieser Arbeit war es, die zeitliche Entwicklung depressiver Episoden bei Patienten mit einer unipolaren oder bipolaren affektiven Störung zu untersuchen. Mithilfe des dafür entwickelten und im Rahmen dieser Studie weiter modifizierten strukturierten Patienteninterview ODI (Onset of Depression Inventory) wurde die Geschwindigkeit des Depressionsbeginns bei 223 konsekutiven Patienten erfasst, von denen 129 in die Auswertung eingeschlossen werden konnten. Es zeigte sich, dass sich depressive Episoden bei Patienten mit bipolarer affektiver Störung signifikant schneller manifestieren als bei Patienten mit unipolarer affektiver Störung. Somit kann die Geschwindigkeit des Depressionsbeginns, gemessen mit dem ODI, als Differenzierungsmerkmal zwischen unipolarer und bipolarer affektiver Störung gewertet werden und im klinischen Alltag helfen, zwischen den beiden Störungsbildern zu unterscheiden.

Das Geschwindigkeitsniveau beeinflusst sowohl die Lärmsituation, als auch die subjektive Wahrnehmung des Kfz-Verkehrs durch die betroffenen Anwohner. Daher bilden Maßnahmen zur Reduzierung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit sowie zur Gewährleistung eines angemessenen Geschwindigkeitsniveaus einen wichtigen Baustein der Lärmaktions- bzw. Lärmminderungsplanung. Neben verkehrsorganisatorischen und baulichen Maßnahmen kommen hierfür auch unsanktionierte Verkehrsüberwachungsmaßnahmen mit Hilfe von Geschwindigkeitsanzeigetafeln bzw. „Dialog-Displays“ in Frage. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen soll anhand konkreter Anwendungsbeispiele ermittelt werden, welchen Einfluss Geschwindigkeitsanzeigetafeln auf die gefahrene Geschwindigkeit haben und ob durch den Einsatz solcher Tafeln mess- bzw. berechenbare Lärmminderungseffekte erzielt werden können.

In den letzten Jahren hat die Verbreitung von Elektrofahrrädern, sogenannten Pedelecs, stark zugenommen. Dies ist vor dem Hintergrund der Umweltfreundlichkeit und Gesundheitsförderlichkeit dieser Form der Fortbewegung zunächst grundsätzlich positiv zu bewerten. Gleichzeitig besteht jedoch die Sorge, dass Elektrofahrradfahrer häufiger und in schwerere Unfälle verwickelt werden könnten als Fahrradfahrer. So bieten motorgestützte Elektrofahrräder das Potential, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen als konventionelle Fahrräder, und werden zudem vor allem von älteren Verkehrsteilnehmern genutzt. Nicht zuletzt deswegen könnten sich durch diese neue Mobilitätsform auch neue Herausforderungen für die Verkehrs-, insbesondere Radinfrastrukturen ergeben. Tatsächlich jedoch blieben die Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit bisher weitestgehend ungeklärt. Um dieser Problematik zu begegnen, wurde im Rahmen einer Naturalistic Cycling Studie (NCS) und mehreren experimentellen Untersuchungen folgenden Fragen nachgegangen: Fahren Elektrofahrradfahrer tatsächlich schneller als nicht-motorisierte Radfahrer? Wie wirken sich diese potentiell höheren Geschwindigkeiten darauf aus, wie Elektrofahrradfahrer von Autofahrern wahrgenommen werden? Welchen Einfluss hat das Alter der Radfahrer auf die Geschwindigkeiten und auch auf deren Neigung zu Unfällen bzw. sicherheitskritischen Situationen im Verkehr? Und welchen Einfluss hat die Infrastruktur auf die gewählten Geschwindigkeiten und die Auftretenshäufigkeit von kritischen Situationen? Diese und weitere Fragen wurden in insgesamt vier Arbeiten, die in internationalen Fachzeitschriften publiziert sind (I - IV), beleuchtet. Im ersten Artikel werden die Geschwindigkeiten von Fahrradfahrern (n = 31) im Gegensatz zu Pedelecfahrern (n = 49; Motorunterstützung bis 25 km/h) sowie S-Pedelecfahrern (n = 10; Motorunterstützung bis 45 km/h) betrachtet. Als Einflussgrößen wurden das Alter und die Nutzung verschiedener Infrastrukturtypen der Probanden ausgewertet. Alle Räder wurden mit einem Datenaufzeichnungssystem inklusive Kameras und Geschwindigkeitssensoren ausgestattet, um für vier Wochen ein Bild des natürlichen Fahrverhaltens zu erhalten. Unabhängig von der Infrastruktur waren S-Pedelecfahrer schneller unterwegs waren als Fahrrad- und Pedelecfahrer. Pedelecfahrer fuhren ebenfalls signifikant schneller als konventionelle Fahrradfahrer. Die höchsten Geschwindigkeiten wurden für alle Radtypen auf der (mit dem motorisierten Verkehr geteilten) Fahrbahn sowie der Radinfrastruktur gemessen. Das Alter der Fahrer hatte ebenfalls einen signifikanten Einfluss auf die Geschwindigkeit: Unabhängig vom Fahrradtyp waren ältere Fahrer (65 Jahre und älter) deutlich langsamer als Probanden jüngerer Altersgruppen (41-64 Jahre sowie 40 Jahre und jünger). Die beiden jüngeren Altersgruppen fuhren selbst ohne Motorunterstützung (konventionelles Fahrrad) schneller als die älteren Pedelecfahrer. Genauere Analysen (wie etwa das Verhalten beim Bergabfahren) legen nahe, dass dieser Befund nicht allein der physischen Leistungsfähigkeit zugeschrieben werden kann. Es scheint vielmehr so, als ob ältere Fahrrad- und Elektroradfahrer durch die geringere Geschwindigkeit versuchen, Defizite in der Reaktionsgeschwindigkeit auszugleichen bzw. generell vorsichtiger fahren. Der zweite Artikel beschäftigt sich mit der Frage, inwieweit sich die Art und Häufigkeit von Unfällen und kritischen Situationen bei den drei verschiedenen Altersgruppen unterscheiden. Auch hier wurde auf die Daten aus der NCS zurückgegriffen, auf deren Basis eine umfassende Videokodierung durchgeführt wurde. Es zeigten sich keine Unterschiede zwischen den Altersgruppen hinsichtlich des Auftretens kritischer Situationen; weder in Bezug auf die absolute Anzahl, noch gemessen an der relativen Häufigkeit (pro 100 km). Ebenfalls keine Zusammenhänge fanden sich zwischen dem Alter der Fahrer und der Art von Konfliktpartnern oder der Tageszeit der kritischen Situationen. Auch hier scheint es so, dass Ältere keinem erhöhten Risiko unterliegen, und etwaige altersbedingte Einschränkungen kompensieren können. Bei der Betrachtung des Einflusses des Infrastrukturtyps auf das Auftreten von kritischen Situationen zeigte sich, dass, bezogen auf die zurückgelegten Wegstrecken, die Nutzung der mit dem motorisierten Verkehr geteilten Fahrbahn als relativ sicher einzustufen ist. Demgegenüber ergab sich ein erhöhtes Risiko für Unfälle oder kritische Situationen auf designierter Radinfrastruktur. Dies widerspricht der Wahrnehmung vieler Radfahrer, die diese Infrastruktur als besonders sicher empfinden. Es ist allerdings anzunehmen, dass diese Wahrnehmung nicht nur auf der vermeintlichen Auftretenshäufigkeit, sondern auch auf dem angenommenen Schweregrad einer möglichen Kollision beruht. Zwei weitere Artikel beschäftigen sich damit, wie Autofahrer die Geschwindigkeit beziehungsweise die Annäherung von Elektrofahrrädern wahrnehmen. Dies ist insbesondere in Kreuzungssituationen relevant, in denen Autofahrer abschätzen müssen, ob sie noch rechtzeitig vor einem Fahrrad abbiegen können ohne mit diesem zu kollidieren. Es wurde vermutet, dass die fehlende Erfahrung mit Elektrofahrrädern und der von ihnen erreichbaren Geschwindigkeit vermehrt zu entsprechenden Unfällen führen könnte. Der Frage wurde mit einem Experiment zur Lückenakzeptanz auf der Teststrecke (Artikel III) und einer Videostudie zu Schätzungen von Zeitlückengrößen (Artikel IV) nachgegangen. Es zeigte sich, dass Autofahrer die verbleibende Zeit bis zur Kollision für Elektrofahrradfahrer geringer einschätzten als für konventionelle Radfahrer. Zudem wählten Autofahrer bei einem herannahenden Elektrofahrrad signifikant kleinere Zeitlücken zum Abbiegen, als bei einem konventionellen Fahrrad. Dieser Effekt verstärkte sich sogar noch, wenn die Geschwindigkeit des herannahenden Zweirades zunahm. Diese Befunde legen nahe, dass die Einschätzung der Geschwindigkeit beziehungsweise Annäherung von Elektrofahrrädern durchaus risikobehaftet ist. Die Ergebnisse dieser Arbeit helfen dabei, die Auswirkungen der steigenden Verbreitung von Elektrofahrrädern auf die Verkehrssicherheit einzuschätzen. Auch erlauben es die Erkenntnisse, Maßnahmen zur Erhöhung der Verkehrssicherheit für Fahrrad- und Elektrofahrradfahrern aller Altersgruppen abzuleiten. Damit leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Unterstützung einer sicheren, gesunden und umweltfreundlichen Mobilität.:TABLE OF CONTENTS SYNOPSIS 1 1 Overview of the dissertation 1 2 Introduction 2 3 Road safety 4 3.1 Task-Capability Interface (TCI) Model 4 3.2 Three traffic safety pillars 6 3.3 Vehicle: Road safety of bicycle and e-bike riders 7 3.3.1 Drivers’ gap acceptance and time to arrival estimations of approaching cyclists and e-bike riders 10 3.4 Road user: Road safety of older road user 14 3.5 Infrastructure: Influence of infrastructure and its characteristics on road safety 16 4 Research objectives of the dissertation 18 5 Overview of the methodology 19 5.1 Naturalistic Cycling Study 19 5.2 Experimental studies 21 6 Results and discussion 22 6.1 Vehicle: Traffic safety of bicycle and e-bike riders 22 6.1.1 Research Objective 1: Influence of bicycle type on speed under various conditions 22 6.1.2 Research Objective 2: Effect of speed and bicycles type on drivers’ gap acceptance and time to arrival estimates 23 6.2 Road user: Traffic safety of bicycle and e-bike older riders 25 6.2.1 Research Objective 3: Influence of age on speed of riders of bicycles and pedelecs.. 25 6.2.2 Research Objective 4: Influence of age on safety critical events and crashes of cyclists 26 6.3 Infrastructure: Influence of infrastructure circumstances on traffic safety 28 6.3.1 Research Objective 5: Infrastructure type and road gradient as influencing factors on speed and speed perception of cyclists and e-bike riders and their effect on safety critical events 28 7 Integration of the results to the TCI Model 30 8 Implications 31 9 Conclusion 34 PAPER I The German Naturalistic Cycling Study - Comparing cycling speed of different e-bikes and conventional bicycles 51 PAPER II Conflict partners and infrastructure use in safety critical events in cycling - Results from a naturalistic cycling study 73 PAPER III Drivers’ gap acceptance in front of approaching bicycles – Effects of bicycle speed and bicycle type 107 PAPER IV The influence of speed, cyclist age, pedalling frequency and observer age on observers\\\' time to arrival judgements of approaching bicycles and e-bikes 127 CURRICULUM VITAE 153 PUBLICATIONS 156 / Electric bicycles (e-bikes) are a relatively new form of transport. The aim of this dissertation is to investigate their effects on road safety. In 2012, at the beginning of this dissertation project, knowledge of e-bikes in general and their impact on road safety in particular was relatively scarce. As a starting point of this work, the influence of e-bikes on road safety was investigated compared relative to the road safety of conventional bicycles. Additionally, the influence of the age of the rider on safety is considered as a supplementary factor. Special attention is paid to the impact of the infrastructure utilised by riders and its characteristics. This cumulative dissertation consists of four research articles, labelled Paper I to IV accordingly. Papers I to IV have been published in peer reviewed journals. The synopsis provides an overview of previous research as well as a theoretical framework of the safety of cyclists and e-bike riders. Speed, and its perception through other road users (measured with experiments to gap acceptance and time to arrival (TTA) estimates) are considered as relevant factors for road safety. In Chapter 4, the research objectives are presented in detail. The methodology is clarified in Chapter 5, and in Chapter 6 and 7 the results are summarised and discussed. The implications of the results are considered in Chapter 8. In Paper I, the differences in speed between bicycles, pedelecs (pedal electric cycle, motor assistance up to 25 km/h) and S-pedelecs (pedal electric cycle, motor assistance up to 45 km/h) were investigated. Additionally the influence of infrastructure type, road gradient and the age of the rider were taken into account. Paper II is concerned with the influence of different conflict partners in crashes, and the utilisation of infrastructure on the safety of cyclists. For this purpose, safety critical events (SCE) involving cyclists were examined, with a special focus on the differences between younger, middle aged, and older cyclists. Papers III and IV focus on the perception of speed of e-bike and bicycle riders through other road users and its implications for road safety. Paper III specifically deals with the gap acceptance of car drivers at intersections in the presence of cyclists and e-bike riders with different speeds and under varying conditions (e.g. at intersections with different road gradients). Paper IV looks at drivers TTA estimates of approaching bicycles and e-bikes in combination with other influencing factors (e.g. speed, cyclist age).:TABLE OF CONTENTS SYNOPSIS 1 1 Overview of the dissertation 1 2 Introduction 2 3 Road safety 4 3.1 Task-Capability Interface (TCI) Model 4 3.2 Three traffic safety pillars 6 3.3 Vehicle: Road safety of bicycle and e-bike riders 7 3.3.1 Drivers’ gap acceptance and time to arrival estimations of approaching cyclists and e-bike riders 10 3.4 Road user: Road safety of older road user 14 3.5 Infrastructure: Influence of infrastructure and its characteristics on road safety 16 4 Research objectives of the dissertation 18 5 Overview of the methodology 19 5.1 Naturalistic Cycling Study 19 5.2 Experimental studies 21 6 Results and discussion 22 6.1 Vehicle: Traffic safety of bicycle and e-bike riders 22 6.1.1 Research Objective 1: Influence of bicycle type on speed under various conditions 22 6.1.2 Research Objective 2: Effect of speed and bicycles type on drivers’ gap acceptance and time to arrival estimates 23 6.2 Road user: Traffic safety of bicycle and e-bike older riders 25 6.2.1 Research Objective 3: Influence of age on speed of riders of bicycles and pedelecs.. 25 6.2.2 Research Objective 4: Influence of age on safety critical events and crashes of cyclists 26 6.3 Infrastructure: Influence of infrastructure circumstances on traffic safety 28 6.3.1 Research Objective 5: Infrastructure type and road gradient as influencing factors on speed and speed perception of cyclists and e-bike riders and their effect on safety critical events 28 7 Integration of the results to the TCI Model 30 8 Implications 31 9 Conclusion 34 PAPER I The German Naturalistic Cycling Study - Comparing cycling speed of different e-bikes and conventional bicycles 51 PAPER II Conflict partners and infrastructure use in safety critical events in cycling - Results from a naturalistic cycling study 73 PAPER III Drivers’ gap acceptance in front of approaching bicycles – Effects of bicycle speed and bicycle type 107 PAPER IV The influence of speed, cyclist age, pedalling frequency and observer age on observers\\\' time to arrival judgements of approaching bicycles and e-bikes 127 CURRICULUM VITAE 153 PUBLICATIONS 156

Zur Untersuchung der Faser-Matrix-Haftung in Faser-Kunststoff-Verbunden werden neben makromechanischen Methoden wie dem Querzug und der Drei-Punkt-Biegung mikromechanische Methoden an Einzelfaser-Modellverbunden eingesetzt. Zu letzteren Methoden zählen bspw. der Tropfenabscherversuch, der Einzelfaserauszugversuch (engl. single-fibre pull-out test, SFPO) und der Einzelfaserfragmentierungsversuch (engl. single fibre fragmentation test, SFFT). Bei ihrem Einsatz ist zu beachten, dass sich unterschiedliche Einflussgrößen auf ihre Ergebnisse auswirken können. In der vorliegenden Arbeit wird eine ausführliche Literaturübersicht mit einem detaillierten Überblick zu einer größeren Anzahl verschiedener Einflussgrößen durchgeführt. Daraus werden die Einflussgrößen Härtungsdauer, Feuchtigkeit, freie Faserlänge und Abzugsgeschwindigkeit als Untersuchungsgegenstände dieser Arbeit erarbeitet. Wesentliche aus dieser Arbeit resultierende Ergebnisse und Schlussfolgerungen sind nachstehend zusammengefasst. Härtungsdauer: Bei SFFT-Untersuchungen an Keramikfaser/Epoxidharz-Prüfkörpern wird ein degressiver Anstieg der Faser-Matrix-Haftung über der Härtungsdauer beobachtet. Die Ergebnisse geben Hinweise darauf, dass sich die Härtungsdauer beim SFFT und SFPO prinzipbedingt unterschiedlich auswirkt (aufgrund destruktiver bzw. konstruktiver Überlagerungen von Eigenspannungen und Prüfkraft-induzierten Spannungen). Feuchtigkeit: SFPO-Untersuchungen an Kohlenstoffaser/Epoxidharz-Prüfkörpern nach einmonatiger Konditionierung in feuchtem (50 %rF, 23 °C) bzw. trockenem Klima (0 %rF, 23 °C) belegen eine feuchtebedingt verringerte Haftung. Daraus wird geschlussfolgert, dass eine schwankende Luftfeuchtigkeit auch in diesem eingegrenzten klimatischen Spektrum (bspw. in teilklimatisierten Laboren) als wichtiger potentieller Störfaktor zu beachten ist. Prüfparameter: Auf Basis des Hooke’schen Gesetzes kann für den SFPO gezeigt werden, dass die freie Faserlänge die Maximalkraft beeinflusst und die Einflüsse der freien Faserlänge und der Abzugsgeschwindigkeit auf die Maximalkraft in Zusammenhang stehen. Beides wird anhand von SFPO-Untersuchungen an Glasfaser/Epoxidharz-Prüfkörpern bestätigt. Ferner wird aus den Untersuchungen geschlussfolgert, dass eine Geschwindigkeitserhöhung von 0,01 µm/s auf 0,1 µm/s zur Reduzierung der Versuchsdauer – im vorliegenden Fall von 30 45 min auf 6 8 min – vertretbar ist. Darüber hinaus werden anhand von Fehlerverstärkungsfaktoren differenzierte Aussagen zum Einfluss fehlerhaft bestimmter Eingangsdaten auf die Berechnung der lokalen Grenzflächenscherfestigkeit generiert. / For investigating fibre-matrix adhesion in fibre-polymer composites, macromechanical methods such as transverse tensile and three-point bending tests can be applied as well as micromechanical methods for which single-fibre model composites are used. The latter category of methods includes microbond, single-fibre pull-out (SFPO) and single-fibre fragmentation tests (SFFT). When applying these methods, it needs to be considered that their results can be affected by different influencing factors. In the present thesis, an extensive literature survey with a detailed overview of a larger number of influencing factors is conducted. Based on this overview, the factors curing time, moisture, free fibre length and test speed are acquired as objects of investigation of this thesis. Main results and conclusions of this work are summarised below. Curing time: Results from SFFT investigations on ceramic fibre/epoxy-specimens exhibit a degressive increase of fibre-matrix adhesion with curing time. This indicates that curing time affects SFFT and SFPO results differently due to different underlying principles (based on destructive and, respectively, constructive superposition of internal stresses and load-induced stresses). Moisture: SFPO specimens (carbon fibre/epoxy) are conditioned in humid (50 %rH, 23 °C) and dry climate (0 %rH, 23 °C) for one month prior to testing. The results show lower adhesion due to moisture. It is concluded that uncontrolled humidity, even in this limited climatic spectrum, needs to be considered as an important potential factor of influence (e.g. in partially climatised laboratories). Test parameters: Based on Hooke’s law, it is demonstrated for the SFPO that a) the free fibre length affects the maximum force and b) the effects of the free fibre length and the test speed on the maximum force are interrelated. Both is confirmed with results from SFPO investigations on glass fibre/epoxy-specimens. Furthermore, it is deduced from the above investigations that an increase in test speed from 0.01 µm/s to 0.1 µm/s is legitimate for reducing test duration – in the present case from 30 45 min to 6 8 min. In addition, the effect of erroneously determined input data on the calculation of the local interfacial shear strength is studied using conditions numbers (a measure for the propagation of error). With this, differentiated statements are generated.