INTEFRA – Intelligente Infrastruktur für die Fahrzeuge von morgen

BAUSTELLEN UND AUTONOME FAHRZEUGE

Zusammen mit Partnern aus Wissenschaft, der Bau- und Automobilindustrie entwickeln wir ein System aus Sensoren an Verkehrsleiteinrichtungen wie Baken (innerhalb der Warnleuchten), Leitpfosten, Betonschutzwände, Schutzplanken, Schneezeichen – das autonomen Fahrzeugen den Weg durch Baustellen oder unzureichend markierten Fahrwegen weist. Aktuell sind die Verkehrsleiteinrichtungen grundsätzlich passiv ausgestaltet. Eine technologischer Wanden hin zu aktiven Verkehrsleiteinrichtungen – einer intelligenten Infrastruktur – ist die Grundvoraussetzungen für die Fahrzeuge von morgen. Eine zuverlässige Identifikation und Bewertung von Hindernissen und die sichere Navigation durch diese Wegstrecken stehen dabei im Vordergrund.

Für das autonome Fahren durch Baustellen haben Entwickler und Ingenieure derartiger Systeme eine große Herausforderung zu bewältigen. Baustellen weisen oft komplexe Situationen, wie beispielsweise verengte Fahrspuren oder sich kurzfristig ändernde Streckenführungen während des Bauverlaufs auf. Auch enge Kurvenradien oder die Umleitung auf die Gegenfahrbahn sind im Baustellenverlauf zu bewältigen. Diese Zustände sind keine normierten Verkehrssituationen und somit schwer über die in Fahrzeugen verbauten Sensoren zu erfassen – insbesondere bei schlechten Witterungsbedingungen.

Daher sind aktive Verkehrsleiteinrichtungen wie die intelligente Warnleuchte auf Verkehrsbaken der erste Schritt zu intelligenten Infrastruktur. Beispielsweise läuft dieses Vorhaben in der Hansestadt Hamburg unter dem Arbeitstitel GeoNetBake.

Probleme von Baustellen

Fehlende Informationen über Baustellen

Über Baustellen fehlen meist eine Vielzahl grundlegender Informationen. Das sind beispielsweise die genaue örtliche Lage, der Baustellenbeginn und das -ende sowie Art und Umfang der Baumaßnahmen. Dadurch entstehen Staus und Unfälle. Nicht nur wird damit der Umwelt Schaden zugefügt, sondern es werden sogar Menschenleben riskiert!

Mangelnde Sicherheit innerhalb der Baustellen

Komplexe Situationen, wie Baustellen oder unzureichend markierte Fahrwege, erfordern ein erhöhtes Maß entsprechender Sicherheitsmaßnahmen. Die Einhaltung dieser Maßnahmen ist die Grundvoraussetzung für den Schutz des Baustellenpersonals sowie der Verkehrsteilnehmer. Nur so kann das Risiko von Unfällen und Staus minimiert werden.

Schlechte Erkennung von Baustellensituationen

Verengte Fahrspuren, sich kurzfristig ändernde Streckenführungen während des Bauverlaufs sind keine normierten Verkehrssituationen. Auch enge Kurvenradien oder die Umleitung auf die Gegenfahrbahn sind über die in autonomen Fahrzeugen verbauten Sensoren sehr schwer oder gar nicht zu erkennen.

LÖSUNG FÜR MEHRERE STAKEHOLDER

Bauindustrie

Durch die in den Verkehrsleiteinrichtungen integrierten Sensoren, kann eine Warnleuchte (auf einer Bake), welche sich auf der falschen Position befindet, sofort erkannt werden. Ein möglicher Unfall oder eine sich auf der Fahrbahn befindende Bake kann unmittelbar erkannt werden. Dadurch wird mehr Sicherheit auf der Baustelle gewährleistet werden.

Verkehrslenkung und -management

Wenn mehr qualitative Echtzeitinformationen darüber vorliegen, wo und wie lange eine Baustelle existiert, kann der Verkehrsfluss durch eine optimierte Planung zukünftiger Baustellen besser geregelt werden.

Verkehrssicherung

Gesetzlich muss eine Baustelle physisch alle 6 Stunden kontrolliert werden. Dieser Prozess kostet Zeit und Geld, welcher durch unsere automatisierte digitale Überwachung eingespart werden kann. Gleichzeitig werden Auffälligkeiten protokolliert und zu Neige gehende Batterien rechtzeitig erkannt.

Andere Branchen

Autonome Fahrzeuge erobern ihre Wege auch abseits der regulären Verkehrswege. So wird der Bedarf an geführten Wegen auch im Erdbau, mit seinen kilometerlangen Transportwegen, merkbar. Ein weiterer Bedarf besteht in Bergbaubetrieben, sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau. In all diesen Branchen kann intelligente Infrastruktur den autonomen Fahrzeugen die Orientierung verbessern und sicher von Ausgangsort zum Zielort führen.

INNOVATIVE SENSOREN VON INTEFRA

Zentimetergenaue Position des Fahrweges

Mathematische Modelle liefern ein zentimetergenaues Abbild der Topographie von Straßenbaustellen oder unzureichend markierten Fahrwegen. Daraus wird die Verkehrsführung, ein- oder mehrspurig abgeleitet. Dieser digitale Zwilling der Wegstrecken lässt sich über Schnittstellen in Verkehrleitsysteme oder betriebliche Dispositionsleitstände einbinden. Die Informationen über die Baustelle werden unter anderem von Warnleuchten auf Verkehrsbaken geliefert, die sich untereinander in Echtzeit in deren Position einrichten.

Echtzeit-Zustand des Fahrweges

Mit jeder Positionsänderung einer Verkehrsleiteinrichtung (zumindest einer Warnleuchte auf einer Bake) wird der neue Verlauf der Wegstrecke in Sekundenbruchteilen berechnet. Das kann auch dazu führen, dass der Fahrweg bei der Erkennung eines Unfalles gesperrt wird, wenn beispielsweise eine Bake mit stark überhöhten Beschleunigungswerten weggeschleudert wird.

Intelligentes Gesamtsystems

Nach der Ersteinrichtung des Gesamtsystems verharren die Sensoren in den Warnleuchten in einem Energiesparmodus, sie „schlafen“ sozusagen. Erst bei Veränderungen reagieren die Sensoren. Das kann das Umstellen von Baken durch das Baustellenpersonal sein oder das Umstoßen einer Bake durch den vorbeigeführten Verkehr. Intelligente Algorithmen sorgen dafür, dass dabei stets aktualisierte Verkehrsinformationen zur Verfügung gestellt werden.

Robust, sicher und einfach

Die Sensoren in den Warnleuchten und dem Basissystem sind robust und für den rauen Baustelleneinsatz gerüstet. Die einfache Montage und Inbetriebnahme des Systems ist nicht komplizierter als das Einrichten der Verkehrsleitsysteme selbst. Zusammen führt das zu einem sicheren Gesamtsystem.

Wirtschaftliches Interesse an aktiven Verkehrssicherungssytemen der Stadt Hamburg

ITS-Strategie der Stadt Hamburg

Die freie Hansestadt Hamburg hat es sich zum Ziel erklärt die Chancen der Digitalisierung für den Verkehr zu nutzen und als Modellstadt für das eine intelligentes Transportsystem (kurz: ITS) den Einsatz moderner Technologien zu demonstrieren. Im Rahmen einer eigenen ITS-Strategie wurden Voraussetzungen geschaffen, um Hamburg in eine „digitale Stadt“ zu wandeln.

GeoNetBake als eine wesentliches Element der ITS-Strategie

Neben dem System zum intelligenten Baustellenmanagement (ROADS)  ist das Projekt GeoNetBake ein wesentliches Schlüsselprojekt für die die Etablierung eines intelligenten Transportsystems.

Strategie des Projektes GeoNetBake

Das Vorhaben GeoNetBake umfasst die Erfassung und Auswertung von Verkehrs und Sensortelematikdaten in Echtzeit. Ziel ist es damit die Verkehrsplanung, -steuerung und -koordination unmittelbar zu verbessern.

Baustellen sollen so optimiert geplant werden, sodass deren Einfluss auf den Verkehrsstrom möglichst gering gehalten werden können. Auch sollen Baustellen und zielgerichtet analysiert und dokumentiert werden.

Die dafür eingesetzte Technologie soll zudem im urbanen Bereich erprobt werden, um einen bundesweiten Einsatz  sicher gewährleisten zu können. Zudem sollen die Daten auf dem Mobilitäts-Daten-Marktplatz (kurz: MDM) zur Verfügung gestellt werden können.