Ermittlung der Fallschutzwerte für stoßdämpfende Bodenmaterialien

(17.11.2010) Aus Crashtestversuchen weiß man, dass sich die Schwere einer Verletzung nicht immer mit den Maxima der Belastung am Messort, also zum Beispiel der am Kopf gemessenen, aufprallinduzierten Beschleunigung, korrelieren lässt. Um dennoch Zusammenhänge zwischen Belastung und induzierter Verletzung beschreiben, vor allem auch vergleichen zu können, wurden abgeleitete Größen definiert. Eine dieser Größen ist das Head Injury Criterion.

Das Head Injury Criterion (kurz: HIC, in deutscher Literatur manchmal auch: HIC-Wert, Kopf-Verletzungs-Faktor oder Kopfbelastungswert) ist ein Kriterium zur Bewertung von Kopfverletzungen in Folge eines Fahrzeugunfalls. Der dimensionslose Wert ermöglicht zum Beispiel einen Vergleich der Insassensicherheit verschiedener Fahrzeugmodelle. Es ist der normierte Integralwert der Kopfbeschleunigung. In Abhängigkeit vom beobachteten Zeitintervall - 15 oder 36 ms - wird zur genaueren Unterscheidung oft auch der HIC15- bzw. der HIC36-Wert angegeben. Das Head Injury Criterion berechnet sich wie folgt:

a beschreibt die resultierende Kopfbeschleunigung in g (also Vielfaches der Erdbeschleunigung), t1 und t2 das betrachtete Zeitintervall.

Die Erdschwerebeschleunigung ist die Schwerebeschleunigung oder Fallbeschleunigung der Erde und wird auch kurz Erdbeschleunigung oder Erdschwere genannt. Sie gibt an, welcher Beschleunigung ein Körper im erdfesten Bezugssystem beim freien Fall im Erdschwerefeld unterliegt. An der Erdoberfläche beträgt ihr Mittelwert g = 9,81 m/s², variiert aber wegen Zentrifugalkraft, Erdabplattung und Höhenprofil regional um einige Promille. Nach internationaler Konvention wurde ihr Standardwert auf g = 9,80665 m/s² festgelegt.

Die Messung des Head Injury Criterion erfolgt heute unter standardisierten Bedingungen. Für alle Tests ist der Grenzwert des Head Injury Criterion auf 1000 festgelegt. Ein Vergleich mit realen Verletzungen hat gezeigt, dass bei diesem Grenzwert eine nach AIS-Stufe 3 (Abbreviated Injury Scale) einzuordnende Verletzung mit einer Wahrscheinlichkeit von 0,5 (50%) auftritt. Eine Verletzung nach AIS-Stufe 3 bedeutet eine ernste Verletzung, zum Beispiel eine Gehirnerschütterung mit einer Bewusstlosigkeit von unter 1 Stunde oder der Verlust eines Auges. Liegt das HIC bei 800, beträgt die Wahrscheinlichkeit weniger schwer verletzt zu werden 0,9. Ein HIC von 1300 heißt umgekehrt, das in 55% der Fälle eine noch schwerwiegendere Verletzung auftritt. Ein HIC36 von 1000 bedeutet umgerechnet eine Kopfbelastung von 60g.

Der HIC-Wert wird nicht nur in der Fahrzeugsicherheit verwendet, sondern überall, wo die Schwere einer Kopfverletzung abgeschätzt werden muss. So wird dieses Messverfahren auch zur Bestimmung der kritischen Fallhöhe für stoßdämpfende Spielplatzböden eingesetzt und in der DIN EN 1177 beschrieben. Die kritische Fallhöhe ist dabei die maximale freie Fallhöhe, für die der Spielplatzboden ein akzeptables Maß an stoßdämpfenden Eigenschaften bietet.

Prüfmuster oder installierte Bereiche von zu prüfenden stoßdämpfenden Bodenmaterialien werden durch den Aufprall eines mit Messgeräten versehenen Prüfkopfes in einer festgelegten Aufprallserie aus verschiedenen Fallhöhen geprüft. Das während jedes Aufpralls vom Beschleunigungsaufnehmer am Prüfkopf ausgesandte Signal wird ausgewertet und liefert die Schwere der Verletzung anhand der gemessenen Aufprallenergie, die als Kriterium für die Kopfverletzungen festgelegt ist.

Der HIC-Wert jedes Aufpralls wird aufgezeichnet, und die kritische Fallhöhe wird bestimmt als niedrigste Fallhöhe, die einen HIC-Wert von 1000 erzeugt. In Abhängigkeit von den vorgesehenen Spielplatzgeräten und deren freier Fallhöhe erfolgt dann die Auswahl des entsprechenden stoßdämpfenden Bodenbelages.

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