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Mehr Autonomie wagen

Autonomem Fahren gehört die Zukunft. Wir haben vier spannende aktuelle Projekte unter die Lupe genommen. (Von Claus Bünnagel)

Jüngst auf der IAA Mobility 2023 vorgestellt: das autonome Elektro-Shuttle von Schaeffler und der niederländischen VDL-Gruppe. Bild: VDL/Schaeffler
Jüngst auf der IAA Mobility 2023 vorgestellt: das autonome Elektro-Shuttle von Schaeffler und der niederländischen VDL-Gruppe. Bild: VDL/Schaeffler
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Claus Bünnagel

Noch sieht man wenig von autonomen Fahrzeugen auf deutschen und europäischen Straßen. Aber sie sind da. Aktuell verlassen selbstfahrende Shuttles die künstliche und streng umhegte Umgebung der Testzentren und werden in ersten Projekten in den Straßenverkehr integriert – ein elementarer Schritt, dem weitere folgen sollen.

Wie schwierig der zurückgelegte und noch kommende Weg war und ist, umreißt Timo Woopen, Forschungsbereichsleiter Fahrzeugintelligenz und Automatisiertes Fahren am Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen. Seines Zeichens Projektleiter von Unicaragil, einem in diesem Jahr abgeschlossenen Projekt zum autonomen Fahren – einem der größten weltweit. „Wir haben vor fünf Jahren quasi mit einem weißen Blatt Papier begonnen.“ Es folgte eine Skizze von Projekt-Gesamtkoordinator Prof. Lutz Eckstein, die die zentralen Wegpunkte der nächsten Jahre in sechs Kerninnovationen zielsicher umriss: nutzerorientierte Betrachtungsweise, Modularität, Elektronik, dienstorientierte Software, kollektive Cloudfunktionen und (Daten-)Sicherheit.

Ergebnis der jahrelangen Bemühungen waren schließlich gleich vier Prototypen. Das AutoCargo ist in der Lage, vollautomatisch Pakete auszuliefern. Als AutoTaxi kann das Fahrzeug z.B. für private oder geschäftliche Meetings während einer Transferfahrt genutzt werden. Das AutoShuttle stellt eine flexible Ergänzung gerade im ländlichen ÖPNV dar. Als AutoElf schließlich kommt ein privates und individuell gestaltbares Familienfahrzeug zum Einsatz.

Die Fahrzeugplattform ist dabei allen gemein. Jeden der vier Reifen treibt ein im Rahmen des Projekts eigenentwickeltes Dynamikmodul an, das lenkt und bremst, aber auch die Sensortechnologie zur Umfeldwahrnehmung beinhaltet. Durch diese Radführung können alle Räder um 90 Grad einlenken und so seitlich in kleinste Parklücken parken oder auf der Stelle das Fahrzeug um 360 Grad drehen.

Die Plattform lässt sich einfach hinsichtlich ihrer Länge und Breite skalieren. Darauf kommt dann die eigentliche Fahrgastzelle als Kabine, deren Innenraum und Maße ohne bauraumbedingte Einschränkungen an den jeweiligen Anwendungsfall individuell angepasst werden können.

Darüber hinaus ist aber auch die gesamte Steuerungs- und Automatisierungselektronik in einem revolutionär neuen Konzept aufgebaut: Nach dem Vorbild des menschlichen Nervensystems wurde eine bionische E/E-Architektur (E/E = elektrisch-elektronisch) entwickelt, in der Softwaremodule anforderungsgerecht auf einzelne Steuereinheiten verteilt werden können – sowohl eigens entwickelte eingebettete Systeme als auch Hochleistungsrechner. Dadurch können die unterschiedlichen Bedürfnisse an Echtzeitfähigkeit, Rechenleistung und Sicherheit erfüllt werden, was Unicaragil von anderen Akteuren unterscheidet, die stattdessen auf eine zentrale Rechnereinheit setzen. Bei Ausfall einer Rechnereinheit übernehmen einfach die anderen und gewährleisten so eine effiziente Absicherung.

Konkret sieht das so aus, dass die Cargo-Version automatisch mit Boxen in einem Postzentrum intelligent nach Auslieferungsplan beladen wird. Selbstfahrend steuert sie dann Stationen in Wohngegenden an, die sie zur Abholung beliefert und dort abgelegte Pakete scannt und zur späteren Versendung aufnimmt. Dafür ist die Kabine des Fahrzeugs zusätzlich zur Kamerabestückung fürs autonome Fahren mit vier Innenraumkameras bestückt, ergänzt um eine 2D-Kamera für das Umfeld des Auslieferungsbereichs. Das AutoShuttle soll determinierte Haltestellen anfahren, aber keinen festen Routen folgen – je nach Bedarf. Gebucht werden kann es per App, die passende Fahrten koordiniert und zusammenlegt. AutoTaxi und AutoElf legen Wert auf Komfort an Bord sowie die Nutzung von Multimediageräten, damit die Passagiere ihre (Transfer-)Fahrt so angenehm und nutzbringend gestalten können.

Die meisten aktuellen Projekte zum autonomen Fahren sind heute noch nicht so weit, ohne einen Sicherheitsfahrer an Bord auszukommen, der bei Problemen eingreifen kann. Ein Schritt weiter ist ein Operator in einer Zentrale, der mehrere Fahrzeuge unterstützt. Bislang gilt eine Faustformel, dass der Operator rund zehn fahrerlose Shuttles betreuen kann. Bei Unicaragil ist man dagegen der Ansicht, dass dank der entwickelten Soft- und Hardware auch ein Verhältnis von 1:100 möglich sei – was natürlich eine enorme wirtschaftliche Verbesserung darstellen würde.

Mit Autotech.agil erhält das abgeschlossene Projekt übrigens einen unmittelbaren Nachfolger bis September 2025. Dieser ermöglicht eine interdisziplinäre Zusammenarbeit von 17 Lehrstühlen an neun Universitäten und diversen Industrieträgern mit drei KMU und neun Unternehmen auf dem Gebiet des automatisierten und vernetzten Fahrens.

Mit „Rolling Chassis“

Erst jüngst auf der IAA Mobility 2023 in München haben Schaeffler und die niederländische VDL-Gruppe fahrerlose Elektro-Shuttles für den öffentlichen Nahverkehr vorgestellt (siehe Aufmacherbild). Das Fahrsystem für eine Level-4-Automatisierung der Shuttle-Fahrzeuge im amerikanischen SAE-Standard sowie die zugehörige Sensorik kommen vom israelischen Assistenzsystemspezialisten Mobileye. Pilotprojekte im öffentlichen Straßenverkehr in Kooperation mit Verkehrsunternehmen sollen ab 2025 beginnen – zuerst in Deutschland als europaweit erstem Land, in dem Fahrzeuge mit SAE-Level-4-Systemen für den Einsatz auf öffentlichen Straßen zugelassen sind.

Basis des künftigen autonomen Fahrzeugs ist das 2021 vorgestellte „Rolling Chassis“ von Schaeffler. Es kombiniert einen vollelektrischen Antriebsstrang samt Batterie mit einer Steer-by-Wire-Lenkung in einer modularen Plattform. Das Mobileye-Drive-System wiederum umfasst speziell entwickelte EyeQ-Prozessoren, redundante Sensorsysteme bestehend aus Surround-Kameras, Lidar- oder Radarsensorik sowie Mapping-Lösungen.

Die fünf Meter langen, 2,2 Meter breiten und 2,8 Meter hohen Neunsitzer – inklusive drei flexibler Sitze – besitzen bei einem zulässigen Gesamtgewicht von fünf Tonnen ein Zuladungsvermögen von einer Tonne. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 70 km/h, die Reichweite rund 100 Kilometer. Dank großer Türen und niedrigem Einstieg sowie Rollstuhleignung sind die Fahrzeuge auch für mobilitätseingeschränkte Personen nutzbar. Ein Innenraumüberwachungssystem sorgt für einen direkten Kontakt mit einem Kontrollzentrum. Die Fertigung soll im Mobility Innovation Centre von VDL im niederländischen Born erfolgen.

Mit Moia im Einsatz

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Autoindustrie: Von digitalen Services zu Erlebnissen

Volkswagen Nutzfahrzeuge hat bereits mit Tests inklusive Fahrgästen an Bord begonnen. Seit Anfang Juli sind vollelektrische ID. Buzz AD (Autonomous Driving) in München unterwegs. Parallel dazu ist im texanischen Austin ein Testprogramm von VW gestartet. Die vollelektrischen ID. Buzz AD mit ihrem Stromverbrauch von 20,6 bis 22,0 kWh/100 km nach WLTP-Zyklus bieten neben Großserientechnologie ebenfalls eine Ausstattung mit dem Self-Driving-System von Mobileye. Die SAE-Level-4-Fahrzeuge haben Platz für vier Passagiere. Alle sind während der Testphase jederzeit mit Sicherheitsfahrern besetzt.

Betrieben werden die autonomen Kleinbusse von der VW-Konzerntochter Moia, die seit 2018 als Mobilitätsanbieter von Sammelfahrten mehr als 8,5 Mio. Fahrgäste befördert hat. Die seitdem gesammelten Fahrdaten werden ebenfalls in das aktuelle Projekt eingebracht. Anders ist das in den USA, wo externe Partnerunternehmen den Betrieb übernehmen.

Mover mit Automobilstandard

Ebenfalls Anfang Juli feierte der Holon-Mover in Deutschland Premiere. Das vollelektrische, autonome und barrierefreie Shuttle bietet eine automatisierte Rampe, einen gesicherten Rollstuhlplatz sowie auditive und visuelle Unterstützung der Passagiere. Es ist einer der weltweit ersten Mover mit Automobilstandards in den Bereichen Sicherheit, Fahrkomfort und Produktionsqualität. Das Fahrzeug verkehrt mit einer Höchstgeschwindigkeit von 60 km/h und verfügt über eine Reichweite von ca. 290 Kilometern. Holon, eine eigenständige Tochter der Benteler Gruppe, hatte den Mover im Januar erstmals auf der Consumer Electronics Show (CES) in Las Vegas vorgestellt.

Gemeinsam mit der Hamburger Hochbahn AG als zweitgrößtem Nahverkehrsunternehmen Deutschlands soll der Holon-Mover ab Ende 2024 als autonomes Shuttle im öffentlichen Nahverkehr in Einsatz gehen. „Mit autonom fahrenden Shuttles wollen wir es schaffen, bis 2030 den Hamburg-Takt in der ganzen Stadt anzubieten: Tagsüber sollen alle Menschen binnen fünf Minuten ein öffentliches Verkehrsangebot erhalten“, gibt Anjes Tjarks, Senator für Verkehr und Mobilitätswende in Hamburg, die Richtung vor. In den USA wird der Mobilitätsanbieter Beep für die Implementierung der ersten Fahrzeuge verantwortlich sein. Als weitere Anwendungsbereiche und damit Kunden kommen private Einrichtungen wie z.B. Campus, Flughäfen oder Nationalparks hinzu.

Ins Auge sticht das Fahrzeug durch ein asymmetrisches Design. Ausgelegt ist es auf bis zu 15 Fahrgäste. Die dezent versetzte Sitzanordnung gibt das Gefühl von Privatsphäre und erfüllt gleichzeitig die wesentlichen Sicherheitsanforderungen. Elektrische Doppelflügeltüren samt Türlichtschranken und automatisch ausfahrbarer Rampe sowie eine serienmäßig verbaute Absenkfunktion sorgen für den barrierefreien Zugang. Auch der SAE-Level-4-Mover basiert auf Mobileye Drive.

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Artikel Mehr Autonomie wagen
Seite 62 bis 65 | Rubrik konnektivität
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