Use Cases – Seite 8

Level 4: Robotaxi

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 Zug

Das autonome Fahren ist in der gesamten Verkehrsbranche das Zukunftsthema schlechthin. Am selbstfahrenden Auto arbeiten etliche Erstausrüster/Original Equipment Manufacturer (OEMs). Auf der Schiene sind in vielen Ländern bereits U-Bahnen und Metros ohne Lokführer unterwegs. Als Verbindung zwischen Flughafenterminals sind fahrerlose Bahnen vielerorts längst eine Selbstverständlichkeit. Aufgrund der nicht veränderlichen Streckenführung und dem planbaren Fahrprofil bieten sich Züge für eine Automatisierung an. Schon heute fahren viele Züge, insbesondere U-Bahnen, oft teil-automatisiert (Stufe 3 laut EU 2009) oder assistiert (Stufe 2). In Nürnberg wird deutschlandweit die erste vollautomatisierte U-Bahn (Stufe 4) betrieben. Im Fern- und Regionalverkehr steuert dagegen noch immer ein Lokführer den Zug – er beschleunigt, bremst, muss Signale beachten und bei unvorhergesehenen Situationen reagieren. Dabei haben komplett automatisierte Züge mehrere Vorteile: Sie können schneller hintereinander fahren, weil Bremsweg, Geschwindigkeit und der kleinstmögliche Abstand ständig berechnet werden. Die Technologie spart Strom, außerdem kann bei hohem Passagieraufkommen zügig eine weitere Bahn eingesetzt werden – ohne dass ein Lokführer bereitstehen muss. Eine gewerkschaftliche Auseinandersetzung ist also zu erwarten.
Die Herausforderungen auf dem Weg zu einem vollautomatisierten Level 4 Betrieb sind neben der Entwicklung geeigneter Züge mit Sensoren und Bordtechnik der Automatisierung, vor allem der Ausbau relevanter Kommunikationsinfrastruktur und die Koordination der Züge in Mischverkehren. Wie beim autonomen Fahren wird der fahrerlose Zug deshalb zunächst in begrenzten Streckenabschnitten genutzt werden können. Auch rechtliche Grundlagen sind noch zu erarbeiten.

Level 3/4: Automatisierter Bus

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

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.

Level 4: Vollautomat mit Verfügbarkeitsfahrer

Die Fahrerin besitz in diesem Anwendungsfall die Möglichkeit, in den freigegebenen Bereichen die Fahraufgabe an das System zu übergeben. Der Fahrer wird während der autonomen Fahrt zum Passagier und hat die Möglichkeit, seine Hände bzw. Füße vom Lenkrad bzw. von der Pedalerie zu nehmen sowie einer anderen Tätigkeit nachzugehen. Die Fahraufgabe kann vom Fahrer an das System übergeben werden, wenn die Szenerie, in der er sich befindet, für einen autonomen Fahrbetrieb freigegeben ist. Nahezu der gesamte Verkehrsbereich im zulassenden Land könnte für das Fahrzeug freigegeben sein, jedoch stünde diese Freigabe unter dem Vorbehalt einer Eingrenzung. Wenn beispielsweise die Straßenführung geändert oder ein neues Parkhaus eröffnet wird, so könnten diese Bereiche bis zur Freigabe kurzzeitig nicht autonom befahrbar sein. Auch erscheint es in diesem Szenario sinnvoll, dass Streckenabschnitte permanent oder temporär von der Freigabe ausgenommen sind, z. B. Strecken mit einer hohen Fußgängerüberquerfrequenz. Auch hier muss die Übergabe zwischen Fahrer und Fahrsystem in sicherer Weise geschehen. Dieser Use Case dürfte den heutigen Vorstellungen des autonomen Fahrens am nächsten kommen, da er stark mit der heutigen PKW-Nutzung übereinstimmt. Zwar ist die Fahraufgabe nahezu vollständig an das System delegiert, jedoch begleitet der bisherige Hauptnutzer und Fahrzeugführer diese Fahrt weiterhin. Diese Form des vollautomatisierten Fahrens birgt ein enormes Potenzial für den Nutzer wie auch für die Wirtschaft. Der Markt zeigt derzeit eine hohe Dynamik das Thema voranzubringen.

Level 3: Spurhalteassistent/Begrenzte Baustellenassistenten

Der Spurhalteassistent (SAE Level 2) wird derzeit zum Baustellenassistenten weiterentwickelt. Dieser hilft in Baustellen die Seitenabstände einzuhalten. Grundlage hierfür sind Umgebungsmodelle und Daten aus Stereo-Videokameras. Dazu errechnet das System auf Basis der Informationen von Video- und Ultraschallsensoren einen Sicherheitsabstand nach beiden Seiten: zu Fahrzeugen in der Nebenspur und zur Leitplanke. Zudem vermisst der Videosensor die Freifläche vor dem Fahrzeug. Dadurch kann der Baustellenassistent den Fahrer im Baustellenbereich auf Autobahnen rechtzeitig vor einer Engstelle warnen, falls das Fahrzeug zu breit für die verengte Spur ist. Das System warnt dadurch vor zu engen Spuren und kann bei Bedarf lenken um Abstände zu wahren (Level 3 – Bedingte Automatisierung). Das System, das derzeit beispielsweise von Bosch getestet wird ist ein Sicherheits- sowie ein Komfortsystem und ebnet den Weg hin zu einem Autobahnassistenten. Assistenzsysteme dieser Art werden bald im großen Stil verbaut werden, weshalb die Nachfrage nach Software, sowie integrierten Kamera- und Sensortechniksystemen stark steigen wird.