Digitaler Knoten 4.0

Mischverkehr an Kreuzungen intelligent vernetzen

Vernetzte und automatisierte Fahrzeuge bieten im Zusammenspiel mit einer digitalen Verkehrsinfrastruktur ein großes Potenzial, um die Interaktion von Verkehrsteilnehmern an städtischen Straßenkreuzungen effizienter und sicherer zu gestalten. Dabei besteht die Herausforderung für automatisiertes und vernetztes Fahren in der Komplexität und Dynamik des Mischverkehrs an städtischen Straßenkreuzungen. Automatisierte und nicht-automatisierte Fahrzeuge treffen auf Radfahrer und Fußgänger.

Forschungsbereiche und Lösungsansätze

Im Projekt Digitaler Knoten 4.0 erforschen die Forschungspartner die vernetzte, effiziente und sichere Organisation solcher gemischten Verkehrssituationen. Dabei werden bis 2019 in Simulatoren und an Straßenkreuzungen des digitalen Testfelds AIM (Anwendungsplattform Intelligente Mobilität) des DLR in der Stadt Braunschweig Lösungen erarbeitet, welche die unterschiedlich ausgerüsteten Verkehrsteilnehmer miteinander vernetzen. Dies beinhaltet die folgenden Forschungsbereiche:

  • Kooperations- und Interaktionskonzepte, welche die Komplexität und Dynamik des Mischverkehrs an städtischen Straßenkreuzungen berücksichtigen.
  • Kerntechnologien für „intelligente“ Kreuzungsinfrastrukturen, die den Mischverkehr erfassen, in Echtzeit interpretieren und prädizieren sowie relevante Informationen allen Verkehrsteilnehmern bereitstellen.
  • Funktionalitäten für die kooperative, vernetzte und automatisierte Fahrzeugführung an innerstädtischen Knoten.
  • Validierte Referenzarchitekturen als „Blaupausen“ für zukünftige innerstädtische Verkehrsknotenpunkte.
  • Bewertungen der individuellen und gesamtverkehrlichen Mobilität.

Die Erprobung und Validierung der erarbeiteten Konzepte erfolgt in der Simulation sowie praxisnah im realen Verkehrsgeschehen des digitalen Testfelds AIM. Dabei bereitet die praktische Erprobung der Fahrszenarien des Projektes den Regelbetrieb von automatisiertem und vernetztem Fahren in gemischtem Straßenverkehr im innerstädtischen Bereich vor.

Fahrszenarien und Interaktion von Verkehrsteilnehmern

Konkret testen die Wissenschaftler beispielsweise die Kommunikation zwischen einem automatisierten Fahrzeug und der Ampel an einer Kreuzung. Des Weiteren werden die Forschungsfahrzeuge automatisierte Spurwechsel vornehmen und bei der Kreuzungsdurchfahrt mit anderen Fahrzeugen kooperieren.

Das Linksabbiegen wird speziell untersucht, da gerade hier an Kreuzungen am meisten Konfliktpotenzial besteht. Beim automatisierten Linksabbiegen kooperieren die beteiligten Forschungsfahrzeuge via Vehicle-to-Vehicle (V2V) und Vehicle-to-Infrastructure (V2I) Kommunikation, um zügig eine sicher befahrbare Lücke durch den entgegenkommenden Verkehr zu finden. Auf Basis von Sensordaten, etwa aus Sensorik der Infrastruktur, welche einen guten Überblick bietet oder aus den Smartphones der Fußgänger und Radfahrer, der sogenannten ungeschützten Verkehrsteilnehmer (Vulnerable-Road-Users - VRU), wird das Automatisierungssystem frühzeitig über die Aufenthaltsorte informiert, so dass eine gefahrlose Durchfahrt geplant werden kann. Die Informationen werden über einen speziellen WLAN- oder Netzstandard übermittelt.

Um insbesondere Verkehrsfluss und -sicherheit an innerstädtischen Kreuzungen zu verbessern, wird ein neuartiges kooperatives Kreuzungssteuerungskonzept im Projekt Digitaler Knoten 4.0 als Alternative zum bedingt verträglichen Abbiegen umgesetzt. So wird die Vorsignalisierung und Vorsortierung in Knotenpunktzufahrten untersucht, um zu gewährleisten, dass automatisierte und nicht-automatisierte Fahrzeuge effizient und sicher den Kreuzungsbereich queren können.

Das Projekt „Digitaler Knoten 4.0“ wird aus den Mitteln des Forschungsprogramms zur Automatisierung und Vernetzung im Straßenverkehr vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) mit insgesamt 5,8 Mio. Euro gefördert.

Neben dem DLR als Konsortialführer sind AVL Software and Functions GmbH, NORDSYS GmbH, Oecon Products & Services GmbH, das OFFIS – Institut für Informatik, SCHLOTHAUER & WAUER GmbH, die Technische Universität Braunschweig mit dem Niedersächsischen Forschungszentrum Fahrzeugtechnik (NFF) sowie die Volkswagen AG im Projekt vertreten.