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Fahrerlos absichern in Baustellen auf Autobahnen

Beitrag OEM&Lieferant 1/2017

München, 18.04. 2017

Das 2014 initiierte Forschungsprojekt „aFAS – automatisch fahrerlos fahrendes Absicherungsfahrzeug für Arbeitsstellen auf Autobahnen“ verfolgt das Ziel, erstmalig ein fahrerlos automatisiert fahrendes Fahrzeug im öffentlichen Straßenverkehr zu erproben. Bei der Halbzeitpräsentation des Projektes demonstrierte die MAN Truck & Bus AG nun gemeinsam mit sieben Konsortialpartnern den Entwicklungsstand dieses Fahrzeugs. Bei Entwicklung, Aufbau und Erprobung des Prototyps wurde die MAN von der ServiceXpert Gesellschaft für Service-Informationssysteme mbH unterstützt.

Ein wichtiger Bestandteil der Arbeiten des Straßenbetriebsdienstes zur Instandhaltung des Autobahnnetzes sind das Kehren der Fahrbahn und Reinigen von Straßenabläufen, das Waschen von Leitpfosten oder die Grasmahd. Solche Arbeiten am Fahrbahnrand werden im Zuge von mobilen Arbeitsstellen (Wanderbaustellen) mit geringen Arbeitsgeschwindigkeiten bis etwa 10 km/h durchgeführt. Dabei werden Fahrzeuge eingesetzt, die im Zulauf auf die Arbeitsstelle herannahende Verkehrsteilnehmer durch Leuchtanzeigen auf Absperrtafeln warnen und die Arbeitsstelle gegen den fließenden Verkehr absichern. Immer wieder kommt es dabei jedoch zu schwerwiegenden Auffahrunfällen auf diese Fahrzeuge, wobei insbesondere das sich darin befindliche Personal einem hohen Unfallrisiko ausgesetzt ist.

Die Zielsetzung des 2014 angelaufenen, auf vier Jahre Laufzeit angelegten und durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projektes „aFAS“ besteht darin, durch die Entwicklung eines automatischen, fahrerlos fahrenden Absperrfahrzeugs das Unfallrisiko nachhaltig zu verringern, indem das Betriebspersonal aus dem Gefahrenbereich ferngehalten wird. In diesem Projekt soll erstmalig ein automatisiert fahrerlos fahrendes Fahrzeug im öffentlichen Straßenverkehr erprobt werden.

Neben der MAN Truck & Bus AG sind mit der BASt, Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, TU Braunschweig – Institut für Regelungstechnik, ZF TRW, WABCO, Robert Bosch Automotive Steering GmbH und Hessen Mobil sieben weitere Partner aus Industrie, Forschung und Verwaltung an der Realisierung des Projekts beteiligt. In die Entwicklung fließen unmittelbar Know-how und Erfahrungen aus dem Straßenbetriebsdienst ein. Darüber hinaus werden detaillierte Untersuchungen zum Verkehrsablauf und eine umfangreiche rechtliche Bewertung des Vorhabens durchgeführt.

Da der automatisierte Betrieb nur bei geringen Geschwindigkeiten auf dem Seitenstreifen und in einem definierten Abstandsintervall zu einem vorausfahrenden Arbeitsfahrzeug zugelassen wird und das Personal des Straßenbetriebsdienstes einen geschlossenen Anwenderkreis darstellt, sind die Bedingungen für die Erprobung eines fahrerlos automatisiert fahrenden Fahrzeugs besonders günstig. Sowohl für die reguläre Fahrzeugsteuerung, als auch für die Umsetzung funktionaler Sicherheitsaspekte werden weitestgehend Serienkomponenten eingesetzt. Die sensorische Erfassung der Umgebung, d.h. die Erkennung von Fahrbahnmarkierungen, Objekten und Freiräumen, wird beispielsweise mit Hilfe seriennaher Kamera- und Radarsysteme umgesetzt. Eine automotive WLAN-Verbindung zwischen den Fahrzeugen erlaubt neben einem Austausch von Bewegungs- und Diagnoseinformationen die Anforderung verschiedener automatischer Betriebsmodi, wie etwa dem Folgen in großem oder in sehr geringem Abstand.

Die zentrale Herausforderung des Projekts besteht neben dem straffen Zeitplan vor allem in den sich durch den fahrerlosen Betrieb ergebenden hohen Anforderungen an die funktionale Sicherheit des Systems. Im Vergleich zu Systemen, bei denen der Fahrer als Rückfallebene jederzeit wieder die Kontrolle über das Fahrzeug übernehmen kann, müssen Lenk- und Bremssystem, Sensorik, Umfeldwahrnehmung sowie steuernde Softwarekomponenten bei einem fahrerlosen System besonders strenge Kriterien für sicherheitsrelevante Systeme in Kraftfahrzeugen erfüllen.

Die MAN Truck & Bus AG wird bei der Umsetzung dieser herausfordernden Aufgabe von der ServiceXpert Gesellschaft für Service-Informationssysteme mbH unterstützt. Die Mitwirkung der ServiceXpert erstreckt sich dabei über den gesamten Entwicklungsprozess von der Gefahren- und Risikoanalyse und der Anforderungsdefinition und Konzeptentwicklung über die Entwicklung bis hin zum Aufbau und zur Erprobung der Prototypen. Die Schwerpunkte bestehen hierbei insbesondere in der modellbasierten Entwicklung der Längs- und Querregelung sowie der Entwicklung eines Zustandsmanagements mit umfangreichen Funktionen zur Selbst- und Systemgrenzenwahrnehmung.

Weitere Bestandteile des Aufgabenspektrums sind die Koordination und Betreuung der mechanischen und elektrischen Integration der Systemkomponenten, sowie Komponenten- und Integrationstests mittels Software-in-the-Loop-Methoden und auf abgesperrten Erprobungsstrecken. Die Kompetenz des Teams der ServiceXpert in den Bereichen der Funktionalen Sicherheit und Diagnose passt bestens zum Fokus der Entwicklung. Aus den in der Vergangenheit gemeinsam durchgeführten Projekten können die Mitarbeiter darüber hinaus über umfangreiches Know-how OEM-spezifischer Prozesse zurückgreifen.

Am 26.10.2016 wurde der Entwicklungsstand des Prototyps auf dem Testgelände der BASt erfolgreich der Öffentlichkeit vorgestellt. Das Feedback des aus Vertretern der Industrie, Straßeninfrastrukturbetreibern, Forschung und Lehre sowie der Presse bestehenden Fachpublikums fiel dabei sehr positiv aus. Bis zum Projektende im Jahr 2018 soll der Prototyp im Pilotbetrieb in Hessen auf dem Seitenstreifen von Autobahnen getestet werden. Bis dahin liegt der Fokus der Projektarbeit auf der Weiterentwicklung, Erprobung und Genehmigung des fahrerlos automatisiert fahrenden Absicherungsfahrzeuges für den Straßenverkehr sowie in der Vorbereitung des Pilotbetriebes. Das Projekt wird wichtige Erkenntnisse für mehr Sicherheit an beweglichen Baustellen liefern und weitere Impulse für die Weiterentwicklung vollautomatisierter und fahrerloser Fahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr setzen. Die ServiceXpert GmbH wird der MAN Truck & Bus AG im Rahmen dieses Projekts auch weiterhin als kompetenter Partner zur Seite stehen. Darüber hinaus unterstützt das Team der ServiceXpert weitere Nutzfahrzeughersteller sowie deren Zulieferer im on- und off-highway Umfeld bei der Entwicklung zukunftsweisender Technologien und leistet zur erfolgreichen Einführung ihren Beitrag.

ServiceXpert, ein Unternehmen der ESG-Gruppe, beschäftigt über 85 Mitarbeiter an den Standorten Hamburg und München. ServiceXpert ist ein europaweit operierendes System- und Softwarehaus mit einem fokussierten Leistungsportfolio für das Lifecycle-Management von EE-Informationen für führende Nutzfahrzeughersteller sowie deren Zulieferindustrie.

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