Die Beherrschung des Stadtverkehrs gilt als Königsdisziplin des automatisierten Fahrens. Die dort üblichen, hochkomplexen Verkehrssituationen lassen sich nur durch immense Softwarekompetenz sowie hochperformante Sensorik und Verarbeitungskapazität bewältigen, wie sie im Verbundprojekt @City entwickelt wurden.
Die Technologieunternehmen Continental und ZF Friedrichshafen haben im Rahmen des Verbundprojekts @City für das automatisierte Fahren in der Stadt große Fortschritte bei der Arbeit an Technologien für die Mensch-Fahrzeug-Interaktion, für intelligente Kreuzungen und spezielle Fahrfunktionen für innerstädtische Knotenpunkte und Engstellen erzielt.
Die im Rahmen des Verbundprojekts erarbeiteten Neuentwicklungen lassen die automatisierte Mobilität in der Stadt deutlich näher rücken.
Mit leistungsfähiger Ausstattung sicher durch den Straßenverkehr
Das Demonstrationsfahrzeug von ZF Friedrichshafen basiert auf seriennaher Technik: Grundlage ist das ZF-System coAssist, das in China bereits seit 2020 im Markt verfügbar ist. Dieses kostengünstigste Level-2+-Konzept kombiniert leistungsfähige Kamera- und Radarsensoren mit einem zentralen Steuergerät sowie moderner Ortungstechnik und enthält bereits ab Werk Funktionen wie adaptive Geschwindigkeitsregelung, Verkehrszeichenerkennung sowie Spurwechsel-, Spurhalte-, Autobahn- und Stauassistent.
Für @City ergänzten die ZF-Ingenieure das coAssist-System um ein 360-Grad-Lidar-System. Mit dieser Ausstattung kann das autonome Fahrzeug im städtischen Umfeld seine unmittelbare Umgebung zuverlässig erkennen.
Darüber hinaus entwickelte ZF im Rahmen des Verbundprojektes automatisierte Fahrfunktionen, die im Innenstadtverkehr eine wichtige Rolle spielen. So kann der Versuchsträger eigenständig auf einer belebten Straße fahren, an Kreuzungen anhalten und nach links oder rechts abbiegen, wenn der Weg frei ist.
„Die Sensordaten des Fahrzeugs werden kontinuierlich mit hochauflösenden Karteninformationen fusioniert und interpretiert.“
– Dr. Andreas Teuner, ZF
„Wesentlich für diese automatisierten Funktionen ist das Verstehen der Verkehrssituation“, erklärt Dr. Andreas Teuner, Entwicklungsleiter Fahrerassistenzsysteme bei ZF. „Wir haben deshalb das System so ausgelegt, dass die Sensordaten des Fahrzeugs kontinuierlich mit hochauflösenden Karteninformationen fusioniert und interpretiert werden.“
So lassen sich durch digitale Karten oder Wetter- und Verkehrsinformationen die „Sinne“ des Fahrzeugs weiter schärfen. Damit kann die Fahrzeugelektronik beispielsweise die Position des Wagens unabhängig von externen Quellen, wie etwa einem GPS, exakt bestimmen – eine wesentliche Voraussetzung, um in unübersichtlichen oder kritischen Situationen optimal reagieren zu können.
Bild: Continental AG
Infrastruktur-Sensorik-Konzept soll Unsichtbares sichtbar machen
Doch nicht nur die eigene Position muss ein automatisiert agierendes Fahrzeug präzise kennen, sondern auch die aller anderen Verkehrsteilnehmer ringsum: insbesondere von Fahrradfahrern und Fußgängern.
Als zusätzliche technologische Säule hat Continental hier ein Infrastruktur-Sensorik-Konzept entwickelt, das schwächere Verkehrsteilnehmer sogar dann erkennt, wenn sie von anderen Objekten – etwa einem geparkten Lkw oder einer Werbesäule – verdeckt werden.
Dabei wird an neuralgischen, unübersichtlichen urbanen Knotenpunkten wie Kreuzungen zusätzliche Sensorik angebracht, die die Verkehrsteilnehmer via Funk-Technologie an das Fahrzeug meldet.
Eine Maßnahme, die gerade auch in unübersichtlichen Situationen die Sicherheit signifikant erhöht. Bei regelmäßigen Fahrten auf öffentlichen Straßen werden in Frankfurt Prototypen dieser Systeme bereits getestet.
Intelligente Software schützt vor allem Fußgänger und Radfahrer
Eine weitere Herausforderung: Fahrradfahrer und Fußgänger interagieren im Straßenverkehr häufig mit dem Fahrer eines Pkw. Gesten wie das Herausstrecken des Arms zur Abbiegeanzeige von Fahrradfahrern müssen auch von Maschinen erkannt und verstanden werden.
Im Projekt wurde dafür die nötige Software entwickelt und „angelernt“. Bei @City setzte man zu diesem Zweck unter anderem auf die Verwendung von künstlicher Intelligenz und neuronalen Netzen.
Nicht nur die Gesten anderer Verkehrsteilnehmer müssen erkannt werden, die Intentionen des automatisierten Fahrzeugs müssen ebenfalls ersichtlich sein. Continental hat daher die interne sowie die externe Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human-Machine-Interface, HMI) weiterentwickelt.
Das Fahrzeug kommuniziert also nicht nur mit dem Fahrer im Inneren, sondern auch nach außen. Dies geschieht mittels Lichtsignalen eines Leuchtbandes auf der Außenseite.
„Das automatisierte Fahrzeug signalisiert so zum Beispiel, dass es für einen Fußgänger halten wird.“
– Stephan Cieler, Continental
„Das automatisierte Fahrzeug signalisiert so zum Beispiel, dass es für einen Fußgänger halten wird“, sagt Stephan Cieler, verantwortlich für die Continental-Forschungen zu den Mensch-Maschine-Schnittstellen im Rahmen von @City.
Cieler weiter: „Gleichzeitig wird auch den Fahrgästen im automatisierten Fahrzeug diese Information mitgeteilt, damit sie den Grund für das Abbremsen nachvollziehen können.“ Zwei während des Projekts entwickelte Simulatoren zeigen, wie diese Technik in der Praxis funktionieren kann.
Insgesamt waren 15 Unternehmen, Universitäten und Forschungsinstitute, unterstützt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz, an @City beteiligt. (eve)
Alltagtagstauglich: 2023 erste autonome On-Demand-Shuttles
2023 sollen, so berichtet der Verband deutscher Verkehrsunternehmen auf der Jahrestagung On Demand am 20.06.2022, im Rhein-Main-Verkehrsverbund erste autonome On-Demand-Fahrzeuge auf die Straße kommen und das ÖPNV-Angebot in der Fläche maßgeblich verstärken.
Geplant ist, dass die deutschlandweiten ersten Fahrzeuge im autonomen Level 4- durch Darmstadt und den Kreis Offenbach fahren. Gemeinsam wollen RMV und DB die weltweit erste autonome Shuttle-Flotte realisieren, die vollständig in den Regelbetrieb des ÖPNV integriert sein soll.
Das DB-Technologieunternehmen ioki soll die On-Demand-Software liefern und CleverShuttle zusammen mit den lokalen Partnern Heag mobilo und kvgOF den Betrieb vor Ort realisieren. Das Selbstfahrsystem liefert das Unternehmen Mobileye.
„On-Demand-Verkehre sind großflächig nur im autonomen Betrieb wirtschaftlich darstellbar.“
– Prof. Knut Ringat, RMV
VDV-Vizepräsident und RMV-Geschäftsführer Prof. Knut Ringat: „Im RMV haben wir mit neun Partnern das größte On-Demand-Mobilitäts-Netzwerk Deutschlands unter dem Dach des Verbundes. Wir bilden die Klammer über das Gesamtprojekt mit einheitlichen Tarifrahmen und Beförderungsbedingungen.“
„Auch die Fahrzeugbeschaffung erfolgt gebündelt über den Verbund. Vor allem aber sind die Shuttles über die zentrale RMV-On-Demand-App buchbar. Das ist fahrgastfreundlich und effizient“, so Prof. Ringat. „On-Demand-Verkehre sind für Fahrgäste hochattraktiv und bieten damit große Potenziale für die Mobilitätswende. Großflächig sind sie aber nur im autonomen Betrieb wirtschaftlich darstellbar. Deshalb wollen wir ab dem nächsten Jahr erstmals autonome Fahrzeuge im Regelbetrieb in zwei Regionen testen.“
