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Automatische Shuttlebusse - Von der Teststrecke zu geplanten Diensten

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  • Automatische Shuttlebusse - Von der Teststrecke zu geplanten Diensten

    Überall auf der Welt werden fahrerlose elektrische Shuttlebusse umfassenden Feldtests unterzogen. In verschiedenen Projekten arbeiten die Fahrzeuge im Testmodus oder als Demonstratoren und fahren manchmal sogar auf öffentlichen Straßen. Die Ziele und Vorgaben der einzelnen Initiativen variieren häufig erheblich und reichen von der Erforschung von Regelalgorithmen für das automatisierte Fahren bis hin zur Untersuchung der Eignung der Fahrzeuge für den Einsatz im Linienverkehr.


    Urbanisierung gibt das Tempo vor

    Weltweit wächst der Urbanisierungstrend, und nach Prognosen der Vereinten Nationen werden bis 2050 mehr als 68% der Weltbevölkerung in städtischen Gebieten leben [1]. Zum Vergleich: 1950 waren es nur 30%. Entsprechend dieser Entwicklung ist die Zahl der Stadtbewohner weltweit rasch von 751 Millionen im Jahr 1950 auf 4,2 Milliarden im Jahr 2018 gestiegen - bis 2050 werden weitere 2,5 Milliarden Menschen in Städten leben. Eine Folge dieser Entwicklung ist, dass die Zahl der Megastädte mit mehr als 10 Millionen Einwohnern zunimmt. Noch 1970 gab es nur drei: New York, Tokio und Shanghai. Mittlerweile gibt es weit über 20. Bis 2030 werden auf der Welt wahrscheinlich mehr als 40 dieser Metropolen beheimatet sein, die meisten davon in Ländern mit Schwellenländern, wobei China führend ist.
    Das Konzept der Deutschen Bahn für den Testbetrieb in Bad Birnbach (Deutschland) umfasst den Transport zum Bahnhof mit autonomen Shuttles © Deutsche Bahn

    Das Konzept der Deutschen Bahn für den Testbetrieb in Bad Birnbach (Deutschland) umfasst den Transport zum Bahnhof mit autonomen Shuttles
    © Deutsche Bahn


    Infolgedessen müssen wir die Art und Weise, wie wir Passagiere und Güter befördern, überdenken, um sicherzustellen, dass der massive Anstieg der Nachfrage nach Mobilität in Zukunft nicht zu dauerhaften Verkehrsstaus führt und eine Umweltkatastrophe verursacht. Ein Aspekt dieser Änderung des Ansatzes ist die Entwicklung fahrerloser elektrischer Shuttlebusse auf der ganzen Welt mit dem Ziel, den Bedarf des öffentlichen Nahverkehrs in den kommenden Jahren zu decken. Diese Shuttles werden in Zukunft in der Lage sein, Menschen schnell und bequem zu transportieren und dabei äußerst effizient und umweltfreundlich zu arbeiten [2]. Die Transportkonzepte erfordern automatisches Fahren auf SAE-Ebene 4 (hochautomatisiert) oder 5 (vollautomatisch).


    China übt den Druck aus

    Einer der bekanntesten chinesischen Vertreter dieser neuen Fahrzeugklasse ist der Apolong-Kleinbus. Die Entwicklung des Apolong begann 2013 in der Forschungsabteilung von Baidu, einem Unternehmen, das unter anderem die größte gleichnamige chinesische Suchmaschine betreibt. Das Projekt wird derzeit von Apollo betrieben und in einem Open-Source-Ansatz schrittweise erweitert, um angeblich bis zu 10.000 Entwickler und mehr als 50 Partner auf der ganzen Welt einzubeziehen, darunter King Long, der das Fahrzeug herstellt [3]. Die ersten Tests mit vier hochautomatisierten Fahrzeugen fanden 2017 auf zwei Buslinien in Shenzhen statt. Im Juli 2018 präsentierten Baidu und King Long eine aktualisierte Version des Apolong in Peking und kündigten Pläne an, ihn in Regionen wie Wuhan, Xiamen und Shenzhen einzusetzen , Peking und Pingtan. Nach Angaben des Unternehmens.


    Weit verbreitete Aktivität in Europa

    Auch wenn es unwahrscheinlich ist, dass Europa in den nächsten 20 oder 30 Jahren eine Urbanisierung in demselben Ausmaß wie Asien oder Lateinamerika erleben wird, wird hier daran gearbeitet, Fahrzeuge und sogenannte Ökosysteme für den vollautomatisierten Personenverkehr zu entwerfen, zu entwickeln und zu testen In einigen Fällen auch Güterverkehr. Ein Beispiel ist das Projekt "Autonome Fahrzeuge zur Entwicklung einer neuen urbanen Erfahrung" (Avenue), das vom Forschungs- und Innovationsprogramm „Horizont 2020“ der EU finanziert wird [4]. Das Entwicklerteam der Universität Genf besteht aus 16 Partnerorganisationen in sieben europäischen Ländern, darunter Universitäten und Forschungsinstitute, produzierende Unternehmen und öffentliche Verkehrsunternehmen. Deutschland ist im Team mit Siemens und der Fachhochschule Pforzheim vertreten. Das Avenue-Projekt zielt darauf ab, die Vorteile des automatisierten Fahrens voll auszuschöpfen. Eines davon ist die Vielseitigkeit der Shuttlebusse. Die Fahrzeugflotten werden daher in europäischen Städten mit geringer bis mäßiger Verkehrsnachfrage wie Genf, Lyon, Kopenhagen und Luxemburg eingesetzt. Die Vision besteht nicht nur darin, automatisierte Personenkraftwagen in den bestehenden Fahrplan des öffentlichen Nahverkehrs zu integrieren, sondern auf unterschiedliche Mobilitätsanforderungen zu reagieren, indem Mobilität als Dienstleistung angeboten wird.

    In Deutschland ist das breite Spektrum an Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Zusammenhang mit automatisierten Shuttlebussen derzeit eher verwirrend. Fahrzeughersteller, Automobilzulieferer, Forschungseinrichtungen, Universitäten und Betreiber öffentlicher Verkehrsmittel verwenden verschiedene Teststrecken, um die Verwendung der Kleinbusse für verschiedene Zwecke zu bewerten. Der Verband Deutscher Transportunternehmen (VDV), dem rund 600 öffentliche Personen- und Schienengüterverkehrsunternehmen in Deutschland angehören, hat derzeit rund 40 separate Feldversuche ermittelt, die entweder geplant sind oder bereits begonnen haben. Die Tests finden nicht nur in Städten statt, sondern umfassen auch Routen in den Vororten und sogar in ländlichen Gebieten. Neben Großstädten wie Berlin, München, Aachen und Wiesbaden [5] sind kleinere Gemeinden wie Monheim.

    Für seine Studie "Automatisierte und vernetzte Bewegung in der Logistik" (Atlas) führte das Institut für Verkehrsforschung in Berlin, das Teil des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist, eine Umfrage unter Logistikunternehmen zu Potenzial und Auswirkungen der Automatisierung durch und vernetztes Fahren im Straßengüterverkehr [7]. Eines der wichtigsten Ergebnisse der Studie war, dass der fahrerlose Transport nach Schätzungen der Teilnehmer die Kosten um 30 bis 40% senken würde.


    Konnektivität erhöht die Sicherheit

    Eine der deutschen Initiativen, die neben anderen wie "Autonomes Fahren auf dem Mainkai" in Frankfurt [8] international große Beachtung gefunden hat, ist das Projekt "Hamburg Electric Autonomous Transportation" (HEAT) [9]. Für die Projektpartner - die Stadt Hamburg, das öffentliche Verkehrsunternehmen Hochbahn, IAV, Siemens Mobility, das DLR und das Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität (IKEM) - geht es nicht nur um den Testbetrieb. Stattdessen soll das Projekt neue Entwicklungsergebnisse bewerten und verifizieren. Das Besondere an HEAT ist die Fokussierung auf die Gesamtfunktionalität. Anstatt alle intelligenten Automatisierungsfunktionen in das Fahrzeug zu integrieren, werden sie zwischen Bus und Infrastruktur aufgeteilt. Eine umfassende Schnittstellenarchitektur mit sorgfältig koordinierter Datenkommunikation ist für den Informationsaustausch verantwortlich. Der Testbetrieb wurde langsam erweitert, damit die Erfahrungen aus einer Projektphase in die nächste einfließen können.

    In der ersten Phase des Jahres 2019 begann der Testbetrieb auf einer relativ kurzen Strecke mit einem Begleiter am Fahrzeug, der im Notfall eingreifen konnte. Allmählich wurde die Route erweitert, der Automatisierungsgrad erhöht und die Höchstgeschwindigkeit erhöht. In der letzten Phase des Jahres 2021 wird ein hochautomatisierter Betrieb im normalen Stadtverkehr möglich sein, einschließlich der automatisierten Erkennung und Auswertung von Kreuzungen und Verkehrssignalen. Der Shuttlebus wird einer der Höhepunkte des Weltkongresses für intelligente Verkehrssysteme sein, der 2021 in Hamburg stattfindet. Diese jährliche Großveranstaltung mit mehr als 10.000 Teilnehmern findet abwechselnd in Amerika, Europa und Asien statt.
    Das von Navya entwickelte Shuttle wird an verschiedenen Teststandorten und als Demonstrator eingesetzt © Michaël Gounon | Navya

    Das von Navya entwickelte Shuttle wird an verschiedenen Teststandorten und als Demonstrator eingesetzt
    © Michaël Gounon | Navya


    Das nun abgeschlossene 3F-Projekt (fahrerlose und fehlertolerante Fahrzeugsysteme im Niedriggeschwindigkeitsbereich) konzentrierte sich auf den ausfallsicheren Betrieb automatisierter Fahrzeuge für den Transport von Passagieren und Gütern. An dem Projekt war Bosch als Konsortialleiter beteiligt, zusammen mit StreetScooter, RA Consulting, dem FZI-Forschungszentrum für Informationstechnologie, Finepower und der RWTH Aachen. Um im Verkehr fahren zu können, müssen die fahrerlosen Fahrzeuge in der Lage sein, ihre vordefinierte Route fortzusetzen, auch wenn sie auf Hindernisse stoßen oder technische Störungen aufweisen. Dies bedeutet, dass die Shuttles in der Lage sein müssen, ihre Systeme autonom zu überwachen, alle von ihnen erkannten technischen Probleme zu überwinden und bei kritischen Fehlern in den abgesicherten Modus zu wechseln. Die im Rahmen des 3F-Projekts entwickelten Lösungen umfassen redundante Netzteile und Sensorsysteme sowie eine verbesserte Fehlertoleranz, die sicherstellt, dass andere Funktionen einen Ausfall eines Subsystems kompensieren können. Die Partner haben ihre Entwicklungen auf mehreren Teststrecken getestet. Auf dem Bosch-Forschungscampus in Renningen beförderten zwei Shuttlebusse Passagiere um ein mit Fußgängern geteiltes Gelände, während in einem Innovationspark in der Nähe von Aachen und in der Umgebung eines Paketdepots der Deutschen Post / DHL ein Logistikfahrzeug eingesetzt wurde, um die Interaktion zwischen diesen zu testen Fahrer und automatisierte Shuttles.
    Das 3F-Projekt konzentrierte sich auf den ausfallsicheren Betrieb automatisierter Fahrzeuge für den Transport von Passagieren und Gütern © Martin Stollberg | Bosch

    Das 3F-Projekt konzentrierte sich auf den ausfallsicheren Betrieb automatisierter Fahrzeuge für den Transport von Passagieren und Gütern
    © Martin Stollberg | Bosch


    Rückschlag in den USA

    Ein Vorfall in den USA hat gezeigt, dass weitere Forschung und Entwicklung erforderlich sind, bevor hochautomatisierte Shuttlesysteme für den vollen planmäßigen Einsatz in allen Verkehrssituationen und unter allen Umgebungsbedingungen zugelassen werden können. Die National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), die für die Verkehrssicherheit in den USA zuständige Bundesbehörde, hat im Februar 2020 beschlossen, die Verwendung einer Reihe von Shuttles des französischen Herstellers EasyMile [10] erheblich einzuschränken. Diese Bewegung wurde durch einen Unfall während Feldtests in der Stadt Columbus, Ohio, ausgelöst, als das fahrerlose Fahrzeug plötzlich ohne ersichtlichen Grund ein Notbremsmanöver durchführte. Es bewegte sich sehr langsam mit einer Geschwindigkeit von nur etwa 11 km / h, aber ein Passagier fiel infolge des abrupten Stopps um und erlitt leichte Verletzungen. Obwohl die NHTSA die weitere Nutzung der Fahrzeuge oder die Fortsetzung des Feldtests nicht verbot, sah sie vor, dass Fahrgäste bis auf weiteres nicht in den Shuttlebussen fahren dürfen. Dies bedeutet, dass die Busse leer fahren müssen, was es für das Projekt viel schwieriger macht, seine Ziele zu erreichen.



    Verweise
    [1] Vereinte Nationen (Hrsg.): World Urbanization Prospects: Die Revision 2018. Online: https: // Population. Un. Org / wup / Publications / Files / WUP2018-KeyFacts .pdf, Zugriff: 1. April 2020

    [2] Jung, F.: "Mobilität ist gleichzeitig ein Versprechen und eine Täuschung." Interview mit Dirk Wittowsky. In: ATZworldwide 3/2020, S. 22-25

    [3] Globe Newswire (Hrsg.): Baidu erreicht mit der Serienproduktion von Chinas erstem kommerziell eingesetzten vollautonomen Bus einen neuen Meilenstein im autonomen Fahren. Online: https: // www. Globenewswire. Com / news-release / 2018/07/04/1533216/0 / de / Baidu-Reaches-New-Milestone-in , Zugang: 1. April 2020

    [4] Europäische Kommission (ed.): Autonomous Vehicles to Evolve to a New Urban Experience. Online: https://​cordis.​europa.​eu/​project/​id/​769033/​de, access: April 1, 2020

    [5] Jung, F.: "Es ist, als würde man im Moment in eine Kristallkugel schauen." Interview mit Christian Giesen. In: ATZworldwide 5/2020, S. 22-25

    [6] Riener, A.; Appel, A.; Dorner, W.; Huber, T.; Kolb, J. C.; Wagner, H.: Autonome Shuttlebusse im ÖPNV - Analysen und Bewertungen zum Fallbeispiel Bad Birnbach aus technischer, gesellschaftlicher und planerischer Sicht. Heidelberg: Springer Vieweg, 2020

    [7] DLR (ed.): Chancen und Risiken automatisierter LKW-Transporte. Online: https://​www.​dlr.​de/​content/​de/​...sporte.​html, access: April 1, 2020

    [8] Stoewhase, J.: Frankfurt University of Applied Sciences begleitet Forschungsprojekt "Autonom am Mainkai." Online: https://​intellicar.​de/​tests-and-re, access: April 1, 2020

    [9] Hochbahn (ed.): Hochbahn-Forschungsprojekt zu fahrerlosen Kleinbussen. Online: https://​www.​hochbahn.​de/​hochbahn...rojekt_​heat, access: April 1, 2020

    [10] Marshall, A.: Die Feds verbieten einer selbstfahrenden Shuttle-Flotte das Tragen von Personen. Online: https: // www. Wired. Com / story / feds -ban-selbstfahrende-Shuttle-Flotte-tragende-Personen /, Zugang: 1. April 2020

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