Automatisierung

Das Wort Automatisierung lässt an „selbstfahrende Autos“ denken. Doch auch andere Verkehrsteilehmer wie LKWs, Busse und die Bahn sind von den verschiedenen Automatisierungsleveln betroffen.

Derzeitige technische Herausforderungen sind die Weiterentwicklung geeigneter Fahrsysteme und die Eignung von Fahrstrecken für autonomen Verkehr.

In Zukunft könnten durch automatisiertes Fahren neue Angebote für den öffentlichen Nahverkehr entstehen. In Kombination mit Informations- und Kommunikationstechnologie lassen sich so in Zukunft Staus vermeiden und der Verkehr kann reduziert werden.

Level 4: Platooning

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.

Truck Platooning ist eines der Konzepte, die den Transport auf Autobahnen revolutionieren können. Dabei werden mehrere LKW elektronisch miteinander verbunden. Kommuniziert wird in Echtzeit über die Verkehrsvernetzung ‚ETSI ITS-G5‘ oder Mobilfunk. Durch diese Technologie können LKW ohne Gefahr in einem Abstand von wenigen Metern hintereinander fahren und ihren Luftwiderstand wesentlich verringern. Außerdem ist es den Fahrzeugen möglich, durch automatisierte Systeme vorausschauender auf Verkehrssituationen und topographische Gegebenheiten zu reagieren und so weiter Kraftstoff einzusparen. Durch das Platooning wird eine signifikante Effizienzsteigerung im Gesamtplatoon erreicht, womit die CO2-Emissionen erheblich gesenkt werden. Darüber hinaus wird auch der zur Verfügung stehende Verkehrsraum besser genutzt und der Verkehrsfluss optimiert. Je mehr Fahrzeuge über die Technologie verfügen, desto effektiver trägt das Platooning zur Optimierung des Güterverkehrs bei. Ziel ist es ein herstellerübergreifendes System zu entwickeln, um noch flexiblere Einsatzmöglichkeiten zu gewährleisten. Trotz des hohen Automatisierungsgrads sind die LKW vorerst mit Fahrern besetzt, die das Steuer jederzeit wieder übernehmen können. Das langfristige Ziel besteht jedoch darin das Platooning weitgehend autonom zu gestalten. Es gilt Standards für Systeme und Schnittstellen zu entwickeln. Weiterhin müssen Feldtests helfen europaweite Regelungen zu etablieren. Das Saarland kann dabei als Testraum dienen und mit seiner Forschung die Standardisierung im IKT Sektor voranbringen.

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: Automatisierte Last Mile Logistik

Smart Mobility Blume

Auch der Transport von Gütern in Städten bieten hohe Potentiale für den Einsatz automatisierter Fahrzeugtechnologie. So könnten automatisierte und elektrifizierte Kleintransporter mit dynamischer Tourenplanung das Konzept der City-Logistik zu neuem Leben erwecken. Güter würden hierbei zentral umgeschlagen und optimal in Fahrzeuge kommissioniert werden, die dann die Verteilung in den Innenstädten übernehmen, vergleichbar mit fahrerlosen Transportsystemen, die bereits in Krankenhäusern und Warenlagern zum Einsatz kommen. Die Technologie hierfür steht im Prinzip bereit, muss aber für den städtischen Einsatz (Fußgänger, Radfahrer, Autos) zum LSAE Level 4 hin entwickelt werden. Die Herausforderungen sind demnach organisatorischer und rechtlicher Art. Es braucht entsprechende Fahrzeuge und IT, sowie den Willen kommunaler Verwaltungen.

Level 4: Betreutes Fahren für Menschen mit Einschränkungen

Smart Mobility Blume

Hierbei handelt es sich um eine Erweiterung des Anwendungsfalls des Robotaxis.
Automatisiertes Fahren kann für Menschen mit körperlichen oder geistigen Einschränkungen einen Gewinn an Freiheit bedeuten. Daher könnten Robotaxis über Zusatzausstattung verfügen, welche die Taxis barrierefrei macht. Beispiele hierfür sind Sprachassistenten und bauliche Anpassungen für eine vereinfachte Bedienung für Menschen mit Mobilitätseinschränkungen.

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