Das Fachgebiet Fahrzeugtechnik der TU Darmstadt lotet in einer Machbarkeitsstudie von 2017 bis 2022 aus, inwieweit neue Technologien den Straßenbahnverkehr sicherer und effizienter machen können. Die HEAG mobilo ist einer der Kooperationspartner des Forschungsprojekts und stellt hierfür eine ihrer Straßenbahnen zur Verfügung.
Projektziel
MAAS steht für Machbarkeitsstudie zur Automatisierung und zu Assistenzsystemen der Straßenbahnen. Das Projekt geht der Frage nach, ob Fahrerassistenz- und automatisierte Fahrsysteme, die in Autos längst üblich sind, auch in Straßenbahnen Anwendung finden können. Dabei werden sowohl die Möglichkeiten einer automatisierten Fahrt analysiert, als auch von Teleoperation – also der Fernsteuerung von Bahnen – mittels des Mobilfunkstandards 5G zur Bildübertragung.
Vorgehen
Für die Untersuchungen zur Automatisierung wurde die Straßenbahn mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet. Während sie auf ihrem regulären Linienweg von menschlichen Fahrer und Fahrerinnen geführt wird, erfassen die Sensoren gleichzeitig wichtige Daten aus der realen Umgebung. Lidar-, Radar- und Ultraschallsensoren sowie Kameras nehmen die Umgebung der Straßenbahn auf und stützen sich bei der Wahrnehmung zusätzlich auf eine digitale Karte, um Metainformationen abzurufen sowie eine landmarkengestützte Positionsbestimmung zu ermöglichen.
Diese Daten sind wichtig – sie bilden die Basis für die weitere Forschung. Denn aus den Daten soll die Straßenbahn lernen, Personen und Gegenstände in ihrem Umfeld zu unterscheiden und einzugruppieren. Der Vorteil: Daten aus echten Fahrsituationen erlauben einen systematischen Blick auf den gesamten Fahrbetrieb und zeigen, auf welche Gegebenheiten ein automatisiertes System später reagieren muss. Deshalb werden die Daten im regulären Linienbetrieb mit einer ST14-Bahn der HEAG mobilo erhoben.
Die Wissenschaftler nutzen die Daten, um einen Algorithmus zu entwickeln. Mit dessen Hilfe soll die Straßenbahn lernen, Personen und Gegenstände in ihrem Umfeld sicher zu unterscheiden und einzugruppieren. Um zu überprüfen, wie die Technik das Umfeld erfasst und auf Vorkommnisse reagieren würde, wird das System bei weiteren Fahrten still im Hintergrund mitlaufen, ohne den Fahrbetrieb zu beeinflussen.
Die erhobenen Sensordaten werden dann verglichen: Wie reagiert das Fahrpersonal im Vergleich zu einem Offline-System, das im Hintergrund still mitläuft? Durch die Analyse bestimmter Situationen werden straßenbahnspezifische Herausforderungen und Möglichkeiten für den Einsatz von Assistenzsystemen im Alltag identifiziert.
In einem Teilprojekt untersucht MAAS zudem, inwieweit der teleoperierte Betrieb von Straßenbahnen die Automatisierung ergänzen kann.
Unter Teleoperation versteht man die Bedienung einer Maschine aus der Ferne. In diesem Stadium fährt die MAAS-Bahn nicht fahrerlos. Sie wird von einem sogenannten Operator von einem anderen Ort aus gesteuert. Die „Schaltzentrale“ befindet sich dabei mehrere Kilometer entfernt – aktuell in der TU Darmstadt. Die Geräte von dort sind über Mobilfunk mit dem Fahrzeug auf unserem abgesperrten Betriebshof verbunden. Die teleoperierten Testfahrten werden mit einem ausgebildeten Straßenbahnfahrer oder -fahrerin und ohne Fahrgäste auf einer Teststrecke außerhalb der Innenstadt und auf dem Betriebsgelände der HEAG mobilo unternommen.
Die Ergebnisse
Das Forschungsprojekt wurde im Jahr 2022 erfolgreich abgeschlossen. Alle Ergebnisse der Machbarkeitsstudie und Infos zur Fortführung des Projekts als InnoTram gibt es hier.
