Fahrerlos im Verkehr – DLR-Projekte erforschen komplexe Aspekte des automatisierten Fahrens

Folgendes anschauliches Beispiel soll zeigen, wie das zukünftige automatisierte Fahren viele wissenschaftliche Themenbereiche verknüpft und Erkenntnisse aktueller DLR-Forschung einfließen. Im Beispiel begleiten wir Frau M. auf einer Fahrt in Berlin vom Ortsteil Adlershof im Südosten der Stadt zum Alexanderplatz in der Stadtmitte. Um an ihr Ziel zu kommen, entscheidet sie sich für einen automatisierten Shuttlebus – ohne Fahrer.

Lichtband erkennt Hindernisse und den Gemütszustand des Fahrers

In Berlin-Adlershof steigt sie in ihr Shuttle ein. Darin befinden sich bereits zwei Personen, die das gleiche Ziel haben. Als ein Kind die Straße überqueren möchte, fragt sich Frau M., ob das Fahrzeug das Kind auf der Straße auch registriert hat und abbremst. Sie wird unruhig. „Für solche Situationen haben wir im Projekt KoFIF, das steht für Kooperative Fahrzeugintelligenz und Fahrwerkmechatronik, unter anderem ein Lichtband für den Fahrzeuginnenraum entwickelt“, erklärt Projektleiterin Anika Lobig vom DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik. „So kann das Fahrzeug mit Frau M. kommunizieren.“ Es zeigt ihr beispielsweise erkannte Verkehrsteilnehmende an, mit denen es interagieren wird. Das Fahrzeug erfasst den aktuellen Zustand von Frau M. über eine Kamera und die Vitaldaten über Sensoren im Sitzbereich. Erkennt es eine Unsicherheit bei ihr, zeigt das Lichtband mehr Informationen an. Im Fall von Frau M. setzt es dunkelblaue Akzente. So signalisiert das Fahrzeug, dass es das Kind registriert hat und anhalten wird. Wäre Frau M. in diesem Moment entspannt, würde der Shuttlebus einfach anhalten, ohne weitere Informationen zu geben.

Doch wie weiß das Kind auf der Straße, ob der automatisierte Shuttlebus es wahrgenommen hat? „Parallel zur Interaktion im Fahrzeug haben wir ein Konzept für ein sogenanntes externales HMI entwickelt. So können Personen in der Nähe beispielsweise feststellen, ob es sie wahrgenommen hat“, erklärt Lobig. Die Abkürzung HMI steht für Human-Machine-Interface, also eine Schnittstelle für die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Das externale HMI ist eine Neuentwicklung der letzten vier Jahre. Es basiert auf einem Lichtband außen am Fahrzeug und dient der Verständigung mit anderen Verkehrsteilnehmenden. Generell stellt die sichere Kommunikation zwischen automatisierten Fahrzeugen und ihrer Umwelt einen wichtigen Aspekt dar, denn sie beeinflusst die Nutzerakzeptanz dieser Technologie.

Fahrzeug reagiert auf sein Umfeld

Während das Lichtband für Frau M. gut sichtbar ist, passiert auf ihrer Fahrt im Shuttlebus aber auch einiges, was sie nicht wahrnimmt: Beispielsweise erkennt das Fahrzeug mit seinen Sensoren die aktuelle Verkehrssituation und kommuniziert permanent mit seiner Umwelt. „Neben der offensichtlichen Interaktion mit Menschen, gibt es weitere Wechselwirkungen mit der Verkehrsinfrastruktur, wie Ampeln“, erklärt der Projektleiter für D.Move (Datengetriebenes Mobilitäts- und Verkehrsmanagement) Roman Grüner, ebenfalls vom DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik. „Das Auto muss sich während der Fahrt auf unerwartetes Verhalten der Verkehrsteilnehmenden und auf wechselnde Umfeldeinflüsse, wie Straßenschäden oder Witterung, einstellen.“

Damit der Shuttlebus eine optimale Route wählen und sicher zum Alexanderplatz fahren kann, ist er mit anderen Fahrzeugen und Infrastrukturelementen vernetzt. So kann das Shuttle von Frau M. die Fahrten anderer Verkehrsteilnehmenden berücksichtigen und Fahrmanöver, wie Überholen, durchführen.

Für die Routen- und Manöverplanung braucht der Shuttlebus zusätzlich eine digitale Karte. Diese muss hochgenau sein und beispielsweise Fahrbahnmarkierungen, Straßenbegrenzungen und Einmündungen enthalten. „Eine sehr genaue Karte ist eine äußerst wichtige Komponente für das automatisierte Fahren“, ergänzt der Projektleiter Lucas Andreas Schubert vom DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik. „Durch das Projekt Digitaler Atlas sind wir in der Lage, Kartenmaterial aus Rohbildern, wie Luft- oder Satellitenaufnahmen, zu erstellen.“ Der Shuttlebus von Frau M. kann über eine Datenbank jederzeit auf das Kartenmaterial zugreifen. Es liefert außerdem Informationen über den Straßenzustand. Zusätzlich lassen sich die Daten auch für Echtzeit-Karten zur Sicherheit an Häfen oder zur Erfassung von Solaranlagen für die Simulation der Stromerzeugung nutzen

Straßenverkehr trifft Luftverkehr

Plötzlich geht es nicht weiter. Kurz vor dem Ziel am Alexanderplatz bleibt der Shuttlebus einfach stehen. Frau M. sieht, dass es vor ihr einen Unfall gegeben hat. Unterstützt wird das Rettungsteam bei diesem Einsatz von einer Transport-Drohne. Sie liefert wichtige Hilfsmittel zur Erstversorgung direkt an die Unfallstelle. Dazu teilt die Drohne den Fahrzeugen am Boden mit, dass sie vor Ort landen wird. Daraufhin hält das Shuttle von Frau M. an und blockiert so auch den Weg für den nachfolgenden Verkehr. Die Drohne kann jetzt sicher landen. „Im Projekt Verkehr 5.0 haben wir über den Tellerrand geschaut und untersucht, wie der Straßen- mit dem Schienenverkehr oder dem bodennahen Luftverkehr sinnvoll kooperieren kann“, sagt Anika Lobig. „Wenn diese Bereiche stärker zusammenwachsen, ist es wichtig, dass sie zuverlässig miteinander kommunizieren können.“