Bus – Seite 3

Mobilität neu denken und gestalten. Bei einer Strategie für die künftige Mobilität kann der Bus zum wichtigsten Mobilitätsakteur werden, wenn er auf die Megatrends Individualisierung, urbanes Lebensgefühl und Digitalisierung setzt. Linienbusse eignen sich aufgrund routengeführter Fahrprofile und hoher Sichtbarkeit für eine Automatisierung. Viele Verkehrsbetriebe haben zudem das Problem von Personalmangel. Insgesamt muss die Technik besonders sicher und zuverlässig arbeiten. On-Demand-Mobilität und ÖPNV können so zum Verkehrssystem der Zukunft verbunden werden.

E-Bus für belastete Innenstädte

Smart Mobility Blume

Die Smart Mobility Blume beschreibt wieviel Knowhow ein Unternehmen in einem der fünf Themengebiete der Smart Mobility besitzt. Je mehr eines der farbigen Blütenblätter dunkel eingefärbt ist, desto höher ist die Relevanz im entsprechenden Themengebiet. Analog ist kann dies auf die Anwendungsfälle übertragen werden.

Elektrobusse gewährleisten eine nachhaltige innerstädtische Mobilität (Luftreinhaltung, Reduktion CO2-Ausstoß, Lärmreduktion etc.). Insgesamt stiften E-Busse so einen Mehrwert für die Gesellschaft und haben somit einen volkswirtschaftlichen Nutzen. Busse und Bahnen bereits heute nicht nur einen Großteil ihres Verkehrsangebots elektrisch (z. Zt. rund 60 % des Gesamtangebots), sondern sind auch mit herkömmlichen Antrieben, wie z. B. beim Dieselbus, wesentlich ökologischer und effizienter hinsichtlich Emissionen und Nutzung des begrenzten Verkehrsraums als der motorisierte Individualverkehr. Die Umrüstung von Buslinien auf den alleinigen Fahrbetrieb mit Elektrobussen nimmt eine rasante Entwicklung. Lösungen werden beispielweise zusammen mit lokalen Energieversorgungsunternehmen durch Schnellladestationen realisiert. Elektrobusse sind standardmäßig mit einem integrierten flüssigkeitsgekühlten Asynchronmotor ausgestattet. Die Leistung des Motors liegt bei einem Solobus des Herstellers Solaris bei ca. 160 kW und bei einem Solaris Gelenkbus bei etwa 240 kW. Die heutigen Elektrobusse sind mit Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet, welche nach Kampker als die vielversprechendste Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge der Zukunft gelten. Die Anbieter von Elektrobussen setzen verschiedene integrierte Ladetechnologien zum Beladen der Batterie ein. Abhängig vom betrieblichen Einsatz kann die Batterie zurzeit mit dem Ladesystem Plug-In, Pantograph und/oder induktiv beladen werden.
Die deutschen Verkehrsunternehmen realisieren und erproben seit 2013 bereits in 21 Städten Elektrobus-Projekte. Sie investieren zudem weiterhin kontinuierlich in effiziente und verbrauchsarme Fahrzeuge mit konventionellen Antrieben sowie in Hybrid- und Erdgas-Busse. 2018 sollen 162 neue E-Busse durch städtische Verkehrsbetriebe angeschafft werden. Das entspricht beinahe einer Verdopplung des Bestands, wenn auch noch auf geringem Niveau. Der Einsatz von Elektrobussen ist zur Zeit noch mit erheblichen Mehrinvestitionen verbunden; zum einen mit Blick auf die Anschaffungskosten der Fahrzeuge, zum anderen mit Blick auf die neu zu errichtende Ladeinfrastruktur. Darüber hinaus fallen bei den Elektrobussen weitere hohe Kosten für Ersatzbatterien, die Umrüstung von Betriebshöfen; Werkstätten sowie für zusätzliches Personal an.
„Ein Elektrobus (bei einer im ÖPNV-Regelbetrieb üblichen Nutzungsdauer von durchschnittlich 16 Stunden pro Tag) erreicht eine Entlastung bei den Schadstoffemissionen, die umgerechnet erst durch bis zu 100 Elektro-PKW erzielt werden könnte. Der Elektrobus ist also hinsichtlich der Schadstoffentlastung um den Faktor 100 besser als das Elektroauto und könnte damit schon bei deutlich geringeren Stückzahlen (und einer deutlich geringeren Förderung) als der E-PKW zu nennenswerten weiteren Entlastungen der lokalen Emissionen beitragen.“ (Barbara Lenz, https://www.deutschernahverkehrstag.de/fileadmin/vortraege/DNT2016_Schmitz_E-Bus-Technologie.pdf).

Level 4: Automatisiertes Valet Parken

Smart Mobility Blume

Der Fahrroboter stellt das Fahrzeug nach Verlassen der Passagiere und dem Ausladen von Transportgut in einer nahen oder auch entfernten Parkposition ab. Der Fahrroboter fährt das Fahrzeug wieder von der Parkposition an eine Wunschadresse und besitzt die Möglichkeit und Berechtigung umzuparken. Der Fahrer spart die Zeit für die Parkplatzsuche, das Abstellen sowie die Fußwege eines entfernteren Parkplatzes. Außerdem wird der Zugang zum Fahrzeug räumlich wie zeitlich erleichtert. Zusätzlich wird der Parkraum besser genutzt und die Parkplatzsuche effizienter gestaltet. Dieser Anwendungsfall wird als Einstiegsszenario betrachtet und könnte zunächst als Anwendungsfall XY, das automatisierte Parkhaus Verwendung finden. Ein solches wird derzeit vom Fraunhofer FOKUS in Berlin eingerichtet. Entwicklungsherausforderungen sind die Ausweisung geeigneter Flächen, hochgenaue Lokalisierung und vernetzte Parkinfrastrukturen.

Level 4: Parallell Platooning

Smart Mobility Blume

Im Anwendungsfall Parallel Platooning fahren Fahrzeuge nicht automatisch hintereinander, sondern nebeneinander her. Kommuniziert wird über IEEE 802.11p oder Mobilfunk. Ein gutes Anwendungsbeispiel bietet die Landwirtschaft. Als Beispiel aus dem Haushalt kennt man ja bereits den Rasenmähroboter, der an einer Führung fährt. Während der Erntezeit sind große Landmaschinen unabdingbare Helfer. Meist werden sie von Landwirten aufgrund der hohen Investition nur für wenige Tage gemietet. Dabei sind die Betriebsstunden teuer. Um bei der Ernte oder beim Dreschen Geld zu sparen bietet es sich an die Fahrzeuge automatisch und parallel arbeiten zu lassen. Insbesondere das Wenden und das sogenannte „Overloading“ erfordern dabei Koordination und Kommunikation.

Level 4: Robotaxi

Smart Mobility Blume

Der Robotaxi-Anwendungsfall beschreibt die Verbindung autonomer Shuttlefahrzeuge und On-Demand Mobility. Die beiden deutschen Unternehmen Daimler und Bosch wollen solche selbstfahrende Taxis noch in diesem Jahr in Testfeldern auf die Straßen bringen. Das System funktioniert wie Uber durch spontane oder geplante Buchung per App als Einzelperson oder Gruppe mit demselben Ziel. Die Abrechnung erfolgt wie bei einem konventionellen Taxi, nur zu einem günstigeren Preis. Insbesondere in Asien und in den Vereinigten Staaten testen mehrere Unternehmen bereits Robotaxi-Dienste. In den meisten Tests gibt es menschliche Chauffeure oder „Sicherheitstreiber“ in diesen Testwagen, die im Notfall die Kontrolle übernehmen können.
Aufgrund der hohen Komplexität in der Stadt wäre für einen vollautonomen Betrieb SAE Level 5 erforderlich, weswegen ein vollautomatisierter Einsatz SAE Level 4 zunächst in begrenzten Räumen möglich sein wird. Zur Umsetzung eines solchen Szenarios bedarf es Fahrzeugen, Kommunikationsinfrastruktur und neuen Vernetzungslösungen. Fahrzeugseitig stehen für die Vollautomatisierung folgende Themenfelder im Vordergrund:

Odometrie und Umgebungsmodelle
Fail-free Soft- und Hardware
Fehlertolerante Systeme
Steueralgorithmen und Prädiktion
Sensorik und Lokalisierung

Level 3/4: Automatisierter Bus

Smart Mobility Blume

Ebenso wie Züge, eignen sich Linienbusse aufgrund routengeführter Fahrprofile und hoher Sichtbarkeit für eine Automatisierung. Viele Verkehrsbetreibe haben zudem das Problem von Personalmangel. Auf der anderen Seite, muss die Technik besonders sicher und zuverlässig arbeiten. Die Deutsche Bahn hat das Ziel durch diese Technologie On-Demand Mobilität und ÖPNV zum Verkehrssystem der Zukunft zu verbinden.
Automatisierte Busse werden derzeit in vielen Einsatzbereichen (Pendelverkehr, Werksverkehr, Innenstadt) getestet. Eingesetzt werden zumeist langsam fahrende Kleinbusse. Allein in Europa gibt es bereits zehn öffentliche Autonome-Bus-Projekte, davon vier in Deutschland. Jedoch ist keine der Strecken länger als 1,5 Kilometer und die Fahrtgeschwindigkeit nie höher als 15 km/h. Noch können die Busse zwar zuverlässig stoppen, wenn sie ein Hindernis sehen. Sie könnten das Hindernis aber nicht bewerten – also klassifizieren, was wichtig ist und was nicht. Genau das müssten sie aber, um selbstständig Hindernisse zu umfahren. Deshalb müssen die Testgebiete sukzessiv mit der voranschreitenden Technologie erweitert werden. Geschwindigkeit, Fahrzeuggröße und Sicherheit müssen verbessert werden. Derzeit fährt auch noch immer eine überwachende Person mit. Hier gilt es noch am rechtlichen Rahmen zu arbeiten.
Forschungsbereiche der Feldtests sind derzeit die Nutzerakzeptanz und die technische Zuverlässigkeit. Die Herausforderungen unterscheiden sich ansonsten wenig von denen des automatisierten Fahrens an sich. Am Bus-Shuttle Markt konkurrieren derzeit dennoch bereits rund zehn Hersteller.

Level 3/4: Autobahnpilot

Smart Mobility Blume

Der Fahrroboter stellt das Fahrzeug nach Verlassen der Passagiere und dem Ausladen von Transportgut in einer nahen oder auch entfernten Parkposition ab. Der Fahrroboter fährt das Fahrzeug wieder von der Parkposition an eine Wunschadresse und besitzt die Möglichkeit und Berechtigung umzuparken. Der Fahrer spart die Zeit für die Parkplatzsuche, das Abstellen sowie die Fußwege eines entfernteren Parkplatzes. Außerdem wird der Zugang um Fahrzeug räumlich wie zeitlich erleichtert. Zusätzlich wird der Parkraum besser genutzt und die Parkplatzsuche effizienter gestaltet. Dieser Anwendungsfall wird als Einstiegsszenario betrachtet und könnte zunächst als beispielsweise auch als automatisiertes Parkhaus Verwendung finden. Ein solches wird derzeit vom Fraunhofer FOKUS in Berlin eingerichtet. Bosch und Daimler arbeiten ebenfalls an einem eigenen System. Auch Audi hat einen „Parkhauspiloten“ bereits prototypisch getestet. Entwicklungsherausforderungen sind die Ausweisung geeigneter Flächen, hochgenaue Lokalisierung und vernetzte Parkinfrastrukturen. Hierfür bedarf es konsortialer, anwendungsorientierter Projekte mit Partnern der Fahrzeug und der Infrastruktur, sowie der Software-Seite.