AP 5: Infrastruktur

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Überblick Arbeitspaket Ziele

Mit der Ertüchtigung der Infrastruktur zwischen S-Bahnhof Messe und BMW-Werk wird in Leipzig erstmals eine Strecke für das (hoch)automatisierte Fahren umgebaut. Innerhalb des Projekts ABSOLUT werden insgesamt elf Lichtsignalanlagen und ein Bahnübergang mit moderner Hard- und Software aufgerüstet; sie entsprechen damit aktuellen Richtlinien und dem neuesten Stand der Technik. Weiterhin bekommt der Verkehrsrechner der Stadt Leipzig ein Update, um auch in Zukunft ein zuverlässiges und zeitgemäßes Verkehrsmanagement zu gewährleisten.
Durch den Einsatz von sogenannten Road-Side Units wird die Kommunikation zwischen ÖPNV-Fahrzeug und Infrastruktur (Lichtsignalanlagen) sichergestellt. Die ausgebaute Strecke im Leipziger Nordraum dient sowohl der Forschung als auch der Industrie als Basis für die Erprobung und Weiterentwicklung neuer Technologien, was hinsichtlich der fortschreitenden Marktdurchdringung von automatisierten Fahrzeugen mittelfristig erforderlich und im Hinblick auf den Erwerb eigener Technikkompetenzen hilfreich ist. Darüber hinaus werden an den Endhaltestellen der Buslinie Ladesäulen aufgebaut. Für eine genaue Lokalisierung der Fahrzeuge wurde eine digitale Karte angefertigt.

Streckenübersicht:

Minimalismus bei der Infrastrukturertüchtigung:

Im Gegensatz zu anderen Forschungsprojekten lotet das Projekt ABSOLUT die Grenzen zwischen den hinreichenden und notwendigen Infrastrukturmaßnahmen für das automatisierte Fahren immer wieder neu aus. Da sowohl eine raumübergreifende Überplanung von Straßen, Knotenpunkten, etc. sowie der flächendeckende Einsatz von den verschiedensten Sensor- und Kommunikationstechnologien in naher Zukunft nicht umsetzbar erscheint.

Von zentraler Bedeutung hinsichtlich des Umstiegs zu Straßenbahn und S-Bahn ist das Messe-Areal, welches baulich an einen Shared Space erinnert, der in seiner ursprünglichen Planung nicht für einen straßengebunden ÖPNV im Regelbetrieb ausgelegt ist. Fehlende Markierungen, nicht signalisierte Knotenpunkte, GNSS-Abschattungen und reger Fußverkehr stellen hier die größten Herausforderungen für ein automatisiertes Fahrzeug dar, denen aktuell nur mit der Herabsetzung der Fahrzeuggeschwindigkeit und zusätzlichen Referenzmarken zur Unterstützung der Ortungsfunktionen begegnet werden kann.

Bidirektionale C2X-Kommunikation

Ausgehend von einer Road-Side Unit am jeweiligen Steuergerät der Lichtsignalanlage empfängt das Fahrzeug folgende nach ETSI standardisierte Protokolle:

SPaTEM (Signal, Phase and Timing Extended Message)

MAPEM (Map Extended Message).

Damit wird gewährleistet, dass das Fahrzeug unter Anderem stets Informationen zur Position des für ihn relevanten Signalgebers, dessen aktuellen Signalzustand und die Dauer der Signalphase erhält.

Des Weiteren sendet das Fahrzeug das ebenso nach ETSI standardisierte Protokoll CAM (Cooperative Awareness Messages) bzw. für ÖPNV-Fahrzeuge CAM-R09 aus. Mithilfe dieser Nachricht wird das Fahrzeug an der Lichtsignalanlage an- und abgemeldet.

Qualitätsgerechte ÖPNV-Bevorrechtigung

Das einst angewendete First-in-First-out-Prinzip ist seit Jahren überholt. Inzwischen ist eine Gesamtbetrachtung des Verkehrsgeschehens am Knotenpunkt zeitgemäß. Dementsprechend werden für die qualitätsgerechte ÖPNV-Bevorrechtigung die Bedarfe der einzelnen Verkehrsströme ermittelt und gegenseitig abgewogen. Ein Entscheidungssystem bildet die Logik des jeweiligen Knotenpunktes ab und wählt unter Kenntnis der ÖPNV-Betriebslage, MIV-Verkehrslage sowie dem aktuellen Zustand der LSA-Steuerung die optimale ÖPNV-Bevorrechtigung aus.

Diese Art der ÖPNV-Bevorrechtigung wird bereits seit mehreren Jahren in der Landeshauptstadt Dresden und in der Stadt Leipzig an über 20 Knotenpunkten, siehe die Projekte „Chamäleon“ und „Stadtring“, angewendet und für eine Vielzahl weiterer Verkehrsknoten derzeit geplant.

Im Projekt ABSOLUT findet die qualitätsgerechte ÖPNV-Bevorrechtigung ebenfalls Anwendung. Aufgrund der Automatisierung ist die präzise Fahrzeugposition in Echtzeit bekannt, wodurch ein minimalerer und dementsprechend effektiverer Eingriff in die LSA-Steuerung bzw. in die Koordinierung entlang des Streckenzuges vorgenommen werden kann.

Digitales Kartenmaterial

Zur Unterstützung einer genauen Verortung und besseren Planung von Fahrmanövern benötigen die Automatisierungssysteme im Fahrzeuge digitales Kartenmaterial der Teststrecke. Es handelt sich hier um ein hochgenaues 3D-Modell der Infrastruktur, das mit zusätzlichen Dateninhalten angereichert ist. So sind zum Beispiel alle Verkehrszeichen mit ihrem Inhalt hinterlegt und den jeweiligen Straßenabschnitten zugewiesen.

Als Ausgangsformat für das digitale Kartenmaterial wurde OpenDRIVE aufgrund seiner Anwendung und Verbreitung auf dem Gebiet der Fahrerassistenzsysteme und der möglichen Einbindung in verschiedene Entwicklungsumgebungen und Simulationswerkzeuge ausgewählt. Dieses Format ermöglicht es, Elemente von Straßennetzwerke XML-basiert zu beschreiben und miteinander zu verknüpfen.

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