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Das Magazin für Forschung und Innovation
 

Urbane Mobilität

Der perfekte Beifahrer

Verkehrsteilnehmer im Dialog: Siemens-Forscher Fritz Kasslatter testet die "Onboard-Unit". Das Gerät sieht ähnlich wie ein Navigationssystem aus, empfängt aber Verkehrsinformationen in Echtzeit und ermöglicht den "Ritt auf der grünen Welle".

Ein plötzlicher Stau, eine Ölspur, oder ein liegengebliebenes Fahrzeug hinter der nächsten Kurve – der Straßenverkehr steckt voller Überraschungen. Doch wie wäre es, wenn die Verkehrsteilnehmer nützliche Informationen über die Straßensituation miteinander teilen könnten? In Wien machten Testfahrer die Probe aufs Exempel.

Jeden Morgen liefert sich Fritz Kasslatter einen Wettbewerb mit Ampeln. Die Herausforderung: Die zahlreichen Verkehrslichter auf seiner gewohnten Strecke zu passieren, ohne auch nur einmal anhalten oder bremsen zu müssen. Heute gelingt ihm das hervorragend: Zwar ist die nächste rote Ampel schon zu sehen und er nimmt den Fuß vom Gaspedal, doch als die Ampel kurz darauf wie von Zauberhand auf grün umschaltet, huscht ein Lächeln über sein Gesicht. Es hat wieder funktioniert: Fritz Kasslatter surft auf der grünen Welle.

Doch es sind nicht wochenlange Übung und ein gutes Zeitgefühl, die Kasslatter so geschmeidig durch den Wiener Stadtverkehr huschen lassen. Vielmehr hat er einen kleinen digitalen Helfer, der ihm stets wichtige Informationen über die Verkehrssituation zuflüstert: Auf den ersten Blick wirkt der Monitor, der mit einem Saugnapf an der Windschutzscheibe klebt, wie ein herkömmliches Navigationsgerät – er zeigt die eigene Position, die gewählte Route, die Ankunftszeit und die verbleibende Strecke an.

Nähert sich das Fahrzeug jedoch einer Ampel, rückt ein digitaler Tacho ins Bild, und eine Frauenstimme kommentiert: „Grüne Welle bei 50 km/h“ oder „Rote Ampel schaltet gleich um“. Wie ein virtueller Beifahrer, der sich nur ins Geschehen einmischt, wenn es unbedingt nötig ist, dann aber hilfreiche und präzise Anweisungen gibt. Kasslatter muss seinen Fahrstil nur entsprechend anpassen, und rote Ampeln gehören der Vergangenheit an. Das Geheimnis hinter dem scheinbar allwissenden Gerät sind Hunderte von Kameras sowie Sensoren, die beispielsweise als Induktionsschleifen in die Fahrbahn eingelassen sind und eine Flut an Informationen sammeln: Wie viele Fahrzeuge sind unterwegs und wie schnell fahren sie? Wo staut sich der Verkehr? Wo gibt es Behinderungen? Wie ist die Straßenbeschaffenheit – besteht vielleicht die Gefahr von Aquaplaning, Ölspuren oder überfrierender Nässe? Wann schalten die Ampeln um?

Nähert sich das Auto einer Ampel, rückt ein digitaler Tacho ins Bild, und eine Frauenstimme kommentiert: „Grüne Welle bei 50 km/h“

Diese Helfer wurden im Rahmen des Projekts „Testfeld Telematik“ entlang einer etwa 45 Kilometer langen Teststrecke in Wien installiert, um nichts Geringeres als die Mobilität der Zukunft zu erproben: Was ist zu tun, um den Verkehr in Großstädten effizienter, sicherer und komfortabler zu machen? Nach Ansicht der 14 Projektpartner gibt es eine wichtige Voraussetzung: Alle Beteiligten am Straßenverkehr müssen miteinander kommunizieren. Testfahrer Kasslatter, der bei der globalen Siemens-Forschung, der Corporate Technology (CT), in Österreich für kabellose Kommunikation zuständig ist, bringt es auf den Punkt: „Wir müssen all die Informationen, die auf den Straßen herumschwirren, ins Fahrzeug hineinbringen.“

Kommunikation mit der Straße

Die Vision der Forscher: Durch die Kommunikation mit der „Straße“ und der Verkehrsleitzentrale können Verkehrsteilnehmer Hindernisse auf der Straße wahrnehmen, bevor sie zu sehen sind – und vor allem, bevor sie zur Bedrohung werden. Das Ergebnis: vorausschauende, sichere und entspannte Autofahrer auf der einen Seite, und besser informierte Verkehrszentralen auf der anderen. Zunächst entwickelten CT-Mitarbeiter gemeinsam mit Kollegen der Einheit "Intelligent Traffic Systems" für den ITS Weltkongress 2012 in Wien einen Demonstrator für die Autobahn, zur Kommunikation mit Ampeln, und für den Empfang im Fahrzeug und führten den Kongressteilnehmern das System bei Testfahrten in der Stadt und auf der Autobahn vor. Wie gut sich die Anwendungen in der Praxis bewähren, sollte ein Feldtest zeigen: Von Februar 2013 an testeten rund 50 Fahrer in Wien die sogenannten „kooperativen Dienste“ mit ihren Privatfahrzeugen mit speziell umgerüsteten Navigationsgeräten.

„Car2X“ nennen die Experten den Informationsaustausch aller Verkehrsteilnehmer, wobei „Car“ nicht nur herkömmliche Pkw meint, sondern auch Lkw, Motorräder und Transporter. Das „X“ steht für andere Fahrzeuge, aber auch für die Verkehrsinfrastruktur, wie Ampeln oder Verkehrszeichen. In Wien laufen die Daten in der Verkehrsleitzentrale der ASFINAG zusammen, die das österreichische Autobahn- und Schnellstraßennetz betreibt und ebenfalls Projektpartner ist. Dank vieler fleißiger Datenlieferanten kann hier auf einem Meer an Bildschirmen ständig die aktuelle Verkehrssituation beobachtet werden: Verkehrskameras senden Bilder, Sensoren messen die Wetter- und Straßensituation, auch aktuelle Abfahrtszeiten und Störungen des öffentlichen Nahverkehrs sowie Informationen zu freien Park-and-Ride-Parkplätzen gehen hier ein. All diese Daten werden genutzt, um den Verkehr sicherer und umweltfreundlicher zu machen.

Die Anzeigen im Fahrzeug sind wirksamer als Verkehrsschilder am Straßenrand

Nach rund 200 Testfahrten wissen die Projektpartner: Car2X verändert das Fahrverhalten und leistet einen Beitrag zu einem effizienten, sicheren und ressourcenschonenden Verkehr. Denn die Anzeigen im Fahrzeug sind wirksamer als beispielsweise Verkehrsschilder am Straßenrand, etwa wenn eine Baustelle umfahren werden soll. Rund 60 Prozent der Testfahrer empfangen die angezeigten Anwendungen als hilfreich, und nahezu zwei Drittel würden diese auch in Zukunft verwenden. Die Folge wäre ein besserer, da harmonisierter Verkehrsfluss, der die Sicherheit auf den Straßen deutlich erhöht, da er zu weniger gefährlichen Situationen bei Spurwechseln und damit weniger Unfällen führt.

Ein Beispiel: Wegen eines Unfalls auf der Stadtautobahn ist eine Spur komplett blockiert. Aktuelle Kamerabilder zeigen, wie sich der Verkehr bereits staut. Eine Information, die die Verkehrsleitzentrale umgehend an alle Fahrzeuge in der Umgebung sendet. Auch an Fritz Kasslatter, der gerade mit seinem Testfahrzeug unterwegs ist. Ein Ausrufezeichen erscheint auf seiner „Onboard Unit“. Automatisch ändert sich seine Route, so dass er den Stau umfahren kann. Das Besondere: Diese Hinweise sind aktueller als Verkehrsmeldungen im Radio und vor allem auf die Bedürfnisse eines jeden Autofahrers zugeschnitten: „Bisherige Verkehrsmeldungen kommen teils spät und ungenau. In Zukunft wird jedes Fahrzeug zugleich auch Stau- bzw. Verkehrssensor sein und die Daten in Echtzeit an die Zentrale liefern. Diese kann dann sehr schnell eine neue Prognose erstellen und durch Car2X-Kommunikation gezielt an die unmittelbare Umgebung der Stausituation verteilen. Somit bekommen nur die Fahrzeuge die Information, die sie auch nutzen können“, erklärt Kasslatter.

Noch klingt dieses „Internet der Fahrzeuge“, in dem die Autos später auch direkt miteinander kommunizieren sollen, nach Zukunftsmusik. Das Testfeld Telematik hat gezeigt, dass „Car2X“ prinzipiell bereits heute funktioniert. Bis das System jedoch Einzug auf europäischen Straßen hält, sind noch einige Schritte zu gehen: Künftig sollen Pkw auch Informationen über ihr eigenes Fahrverhalten – wie ihre mittlere Geschwindigkeit – oder über die Straßensituation mit den anderen Verkehrsteilnehmern teilen. Je mehr Fahrzeuge und je mehr Ampeln, Sensoren und Kameras an der Kommunikation teilhaben, umso genauer sind die Daten, die an die Fahrzeuge gesendet werden können, umso attraktiver werden solche Dienste für die Kunden. „Um den Verkehrsfluss zu messen, genügt schon ein einziges Auto. Wollen wir aber wissen, wo ein Stau endet, muss das letzte Fahrzeug entsprechend ausgestattet sein“, erklärt Kasslatter.

Das Auto wird zum Stau- und Verkehrssensor

Eine weitere Herausforderung: Alle Beteiligten, über Marken und Hersteller hinweg, müssen ein und dieselbe „Sprache“ sprechen. Europäische Autohersteller, darunter BMW, Volvo und Volkswagen haben sich im Car2Car Consortium bereits verpflichtet, ihren Kunden ab 2015/16 erste Dienste anzubieten, die über Funk direkt ins Auto übertragen werden – etwa Informationen über stehengebliebene Fahrzeuge, Baustellen und ortsgenaue Verkehrsinformationen. Die Straßenbetreiber ziehen mit:  Im Juni 2013 unterzeichneten die Verkehrsminister von Deutschland, Österreich und den Niederlanden eine Absichtserklärung über die gemeinsame Einführung kooperativer Systeme. Mit Partnern aus der Industrie sollen zunächst auf Autobahnen zwischen Wien und Rotterdam Baustellenwarnungen implementiert werden. Speziell ausgerüstete Baustellenanhänger senden über WLAN oder Mobilfunk Informationen an eine Verkehrszentrale und dann in die Fahrzeuge.

Umgekehrt sollen Autos, die bereits mit den nötigen Technologien ausgestattet sind, ihre aktuelle Position sowie weitere Daten zum Verkehrsgeschehen oder den Witterungsbedingungen an die Verkehrszentrale schicken. In Österreich laufen alle Maßnahmen im Projekt ECo-AT zusammen. Die Projektpartner erarbeiten die Spezifikationen für alle Produkte und Dienste der kooperativen Systeme, bevor diese auf einem rund zehn Kilometer langen Streckenabschnitt erprobt werden.

Ab 2015/16 soll der gesamte Korridor zwischen Wien und Rotterdam mit kooperativen Systemen ausgestattet werden

Auch Siemens ist wieder mit dabei und liefert für die Teststrecke Hardware – unter anderem für die Verkehrszentralen, sogenannte „Road Side Units“ zur Ausstattung der Straßen, sowie Kommunikations-Software. Auch die Datensicherheit spielt eine Rolle: Geplant ist, alle verkehrstechnischen und sicherheitsrelevanten Nachrichten mit einem standardisierten PKI (Public Key Infrastructure)-Schlüssel zu signieren. Die ID eines jeden Fahrzeugs wird anonymisiert, um die Vertraulichkeit der Kommunikation zu gewährleisten. Ab 2015/16 soll dann der gesamte Korridor zwischen Wien und Rotterdam mit kooperativen Systemen ausgestattet werden.

Der Car2X-Kommunikation gehört die Zukunft – doch noch steuern Menschen die Fahrzeuge auf unseren Straßen. Noch flüssiger und sicherer würde der Verkehr nur, wenn Fahrzeuge völlig autonom fahren würden. Ob es so weit kommt, ist weniger eine Frage der technischen Machbarkeit, die bereits in mehreren Forschungsprojekten bewiesen wurde, sondern eher der Kosten und der Akzeptanz. Die Fahrfreude ist auch ein wichtiger Faktor, gibt Kasslatter zu bedenken. Denn ein bisschen hat er schon Spaß gemacht – der tägliche Wettkampf mit den Ampeln.

Nicole Elflein
Picture credits: von oben: 2.Bild Testfeld Telematik, 3. Asfinac, 4. Testfeld Telematik