Schon 1939 wurde die Idee eines selbstfahrenden Fahrzeugs auf der GM Futurama Ausstellung in New York City erstmals vorgestellt und die Begeisterung der Forscher ein ,,Auto-Mobil" im wahrsten Sinne des Wortes zu entwickeln ist seither ungebrochen. Die konsequenten Aktivitäten der Fa. Google seit dem Jahre 2010 führten zur Wahrnehmung der Thematik auch weit über die Forschungslabore bei Öffentlichkeit und Fahrzeugherstellern: Versprechen autonome Fahrzeuge doch eine Reihe von interessanten Einsatzfällen für Qualitätsverbesserungen der individuellen Mobilität, erhöhte Fahrsicherheit und Effizienzsteigerungen im Verkehrssystem. Die technologische Reife würde schon in absehbarer Zeit die Einführung von hochautomatisierten Autobahnassistenten und vollautomatisch parkenden Fahrzeugen in Parkhäusern ermöglichen. Selbst vollautomatisiertes fahrerloses Fahren in einem Roboter Taxi ist auf der Roadmap des VDA für die Jahre 2030 ff. verortet und in der frühen Phase der Vorentwicklung. Gegenüber partiell automatisierten Assistenzsystemen, die in Kooperation mit dem Fahrer Quer- und/oder Längsführung bei der Fahraufgabe übernehmen, sind hoch und vollautomatisierte Fahrfunktionen technisch auf einen Betrieb ohne Fahrerüberwachung auszulegen. Je nach Automatisierungsgrad übernimmt das Fahrzeug die Fahraufgabe nur in gewissen Situationen oder in einem gewissen Zeitraum vollständig (hochautomatisiert/HAF) oder es bewältigt alle Situationen und damit den kompletten Anwendungsfall eigenständig (vollautomatisiert/ VAF). Entsprechend sind die Architektur im Fahrzeug und die verwendeten Technologien so auszulegen, dass ein Weiterbetrieb im Fehlerfall und das Erreichen eines sicheren Zustandes in jeder Situation garantiert werden kann. Im Rahmen des Zulassungsrechts ist davon auszugehen, dass die Hersteller verpflichtet werden, Automatisierungssysteme so zu konstruieren, dass von ihnen keine Gefahren ausgehen, d. h. es muss zulassungsrechtlich sichergestellt sein, dass hochautomatisierte Fahrzeuge in der Lage sind, die Straßenverkehrsregeln der StVO analog eines menschlichen Fahrers anzuwenden. Somit kann laut einer Fraunhofer Studie1 bei der Frage nach der Zulässig keit hochautomatisierter Fahrfunktionen auf nationaler Ebene von der verhaltensrechtlichen Beherrschungspflicht des Fahrers über das Fahrzeug und der Pflicht zur Beobachtung des Verkehrsgeschehens abgerückt werden. Die daraus entstehenden Anforderungen an das technische System müssen in der Entwicklungsphase verifiziert und in den Integrations- und Testphasen auch abgesichert werden können. Technisches Herzstück des automatisierten Fahrzeugs ist das Umfeldmodell und die Fahrstrategie: Mittels Methoden der künstlichen Intelligenz werden die von Umfeldsensoren gesammelten Daten plausibilisiert, fusioniert und Fahrsituationen interpretiert und prädiziert. Auf dieser Basis werden dann die Handlungsentscheidungen für Fahrmanöver und Pfadplanung getroffen.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

Schon 1939 wurde die Idee eines selbstfahrenden Fahrzeugs auf der GM Futurama Ausstellung in New York City erstmals vorgestellt und die Begeisterung der Forscher ein ,,Auto-Mobil" im wahrsten Sinne des Wortes zu entwickeln ist seither ungebrochen. Die konsequenten Aktivitäten der Fa. Google seit dem Jahre 2010 führten zur Wahrnehmung der Thematik auch weit über die Forschungslabore bei Öffentlichkeit und Fahrzeugherstellern: Versprechen autonome Fahrzeuge doch eine Reihe von interessanten Einsatzfällen für Qualitätsverbesserungen der individuellen Mobilität, erhöhte Fahrsicherheit und Effizienzsteigerungen im Verkehrssystem. Die technologische Reife würde schon in absehbarer Zeit die Einführung von hochautoma tisierten Autobahnassistenten und vollautomatisch parkenden Fahrzeugen in Parkhäusern ermöglichen. Selbst vollautomatisiertes fahrerloses Fahren in einem Roboter Taxi ist auf der Roadmap des VDA für die Jahre 2030 ff. verortet und in der frühen Phase der Vorentwicklung.

Gegenüber partiell automatisierten Assistenzsystemen, die in Kooperation mit dem Fahrer Quer- und/oder Längsführung bei der Fahraufgabe übernehmen, sind hoch und vollautomatisierte Fahrfunktionen technisch auf einen Betrieb ohne Fahrerüberwachung auszulegen. Je nach Automatisierungsgrad übernimmt das Fahrzeug die Fahraufgabe nur in gewissen Situa tionen oder in einem gewissen Zeitraum vollständig (hochautomatisiert/HAF) oder es bewältigt alle Situationen und damit den kompletten Anwendungsfall eigenständig (vollautomatisiert/VAF). Entsprechend sind die Architektur im Fahrzeug und die verwendeten Technologien so auszulegen, dass ein Weiterbetrieb im Fehlerfall und das Erreichen eines sicheren Zustandes in jeder Situation garantiert werden kann.

Im Rahmen des Zulassungsrechts ist davon auszugehen, dass die Hersteller verpflichtet wer den, Automatisierungssysteme so zu konstruieren, dass von ihnen keine Gefahren ausgehen, d. h. es muss zulassungsrechtlich sichergestellt sein, dass hochautomatisierte Fahrzeuge in der Lage sind, die Straßenverkehrsregeln der StVO analog eines menschlichen Fahrers anzuwenden. Somit kann laut einer Fraunhofer Studie 1 bei der Frage nach der Zulässigkeit hochautomatisierter Fahrfunktionen auf nationaler Ebene von der verhaltensrechtlichen Beherrschungspflicht des Fahrers über das Fahrzeug und der Pflicht zur Beobachtung des Verkehrsgeschehens abgerückt werden. Die daraus entstehenden Anforderungen an das technische System müssen in der Entwicklungsphase verifiziert und in den Integrations- und Testphasen auch abgesichert werden können.

Technisches Herzstück des automatisierten Fahrzeugs ist das Umfeldmodell und die Fahrstrategie: Mittels Methoden der künstlichen Intelligenz werden die von Umfeldsensoren gesammelten Daten plausibilisiert, fusioniert und Fahrsituationen interpretiert und prädiziert. Auf dieser Basis werden dann die Handlungsentscheidungen für Fahrmanöver und Pfadplanung getroffen.

Neben genannten Herausforderungen stellt sich die Frage nach den Wirkungen dieser Technologie im Verkehr: Sind Steigerungen in der Verkehrssicherheit, Verbesserungen im Verkehrsablauf und Effizienzgewinne im Verkehrssystem zu erwarten? Und wenn, wie hoch sind diese?

Im Rahmen einer entwicklungsbegleitenden Studie wurde bei der BMW-Forschung in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München, Lehrstuhl für Verkehrstechnik, die Wirkung des jeweils aktuellen Entwicklungsstandes der HAF-Fahrstrategie in einem mikroskopischen Verkehrsmodell hinsichtlich seiner Wirkungen im Verkehrsablauf auf einem Autobahnstück simulativ bewertet. Entwicklungsseitige Änderungen an der Fahrstrategie konnten so rasch bewertet und mittels Variation von Parametern oder Ausstattungsraten Aufschlüsse über die Wirkung von automatisiert fahrenden Flotten gewonnen werden. Ergebnisse aus dieser und Vergleiche mit anderen Untersuchungen werden im Beitrag vorgestellt.

Insgesamt zeigt sich, dass eine statistische Evaluierung der Verkehrssicherheit und Effizienz mittels Simulation große Potenziale für die Wirksamkeitsbewertung beinhaltet. Um allerdings aussagekräftige Ergebnisse erzielen zu können, müssen die Simulationsumgebungen, bspw. die Fahrermodelle, leistungsfähiger und weiter verbessert werden.

Das Testen und Absichern von einzelnen funktionalen Modulen (insbesondere der Fahrstrategie) oder dem Gesamtsystem wird mit entsprechenden Simulationstools zukünftig erst umfassend ermöglicht. Ein systematisches Absicherungsprogramm im Labor kann einmal große Teile der Realerprobung ersetzen und so eine wirtschaftliche Erprobung im Rahmen der Entwicklung von Automatisierungsfunktionen über mehrere 100-Millionen-Kilometer erst ermöglichen.

Literaturverzeichnis

Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (2015): Hochautomatisiertes Fahren auf Autobahnen ­ Industriepolitische Schlussfolgerungen. Dienstleistungsprojekt 15/14; Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi), Berlin

G h a n d e h a r i o u n, Z.; B a h r a m, M.; B a u r, M.; H u b e r, W.; B u s c h, F. (2014): Microscopic Traffic Simulation Based Evaluation of Highly Automated Driving on Highways. 17th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems – ­ ITSC 2014; Qingdao, China

K o m p a s s, K. (2015): Fahrerassistenz und Aktive Sicherheit. Wirksamkeit ­ Beherrschbarkeit ­ Absicherung (Haus der Technik – ­ Fachbuchreihe) Taschenbuch, Expert-Verlag, Renningen