Autonom fahren - sicher!

Autonom fahren - sicher!

Lisa Baumgartner
Hallo bei Neunmalklug - Lisa Baumgartner, ich wünsche Ihnen einen schönen Tag. Wir machen heute gemeinsam eine kleine Fahrt, also eine, bei der Sie sich ganz entspannen können. Und ich auch. Keiner von uns muss selber das Lenkrad in der Hand halten oder auf den Verkehr achten. Wir lassen fahren, aber nicht durch einen Chauffeur, sondern für uns lenkt und denkt ein autonomes Fahrsystem. Autonomes Fahren auf Straße und Schiene ist ja fixer Bestandteil unserer mobilen Zukunft. Und ganz ehrlich, wer denkt jetzt nicht: Wie sicher ist denn das? Diese Frage stellen wir Hans Tschürtz, Safetyforscher bei uns an der FH Campus Wien und Leiter im Masterstudiengang Safety and Systems Engineering. Also die Sicherheitsfrage - was können Sie uns dazu sagen?

Hans Tschürtz
Es gibt dieses Statement: Mit dem autonomen Fahren wird alles sicherer oder mit autonomen Systemen. Wir sprechen hauptsächlich von autonomen Systemen. Dieses Statement kommt meist aus dem industriellen Bereich. Hier gibt es auch Statistiken dafür, die nachweisen, dass der Mensch die Hauptursache für Verkehrsunfälle ist. Schaut man jetzt mit der Brille der Forschung auf dieses Thema, so kann man dieses Statement so nicht bestätigen, da wir noch keine Statistiken haben oder Faktor Mensch dann nicht mehr im Spiel ist. Das heißt, bei technischen Fehlfunktionen, bei heiklen Situationen auf der Straße - man stellt sich hier vor: eine Kreuzung, wo eine Mutter mit ihrem Kind steht - können wir Menschen einschätzen, ob das Kind jetzt auf die Straße laufen wird oder nicht. Wir verringern die Geschwindigkeit, intuitiv können wir das mehr oder weniger beurteilen, und reagieren auch entsprechend darauf. Das ist mit technischen Systemen so noch nicht möglich. Hier liegen wir auch noch die ganz großen Forschungsfragen., dieses menschliche Empfinden nachvollziehen zu können. Und genau mit dieser Thematik setzen wir uns im Institut auseinander.

Lisa Baumgartner
Welche Bestandteile sind jetzt wichtig, damit das autonome System ähnlich denkt und reagiert wie wir Menschen?

Hans Tschürtz
Ganz, ganz wichtig. Also wir beschäftigen uns mit der inhärenten Systemsicherheit, das heißt, wir möchten die Sicherheit ins System hinein entwickeln, nicht mit der funktionalen Sicherheit, wo es eine Sicherheitsfunktion gibt und man das Ganze dann zum Stillstand bringt. Bei dieser inhärenten Systemsicherheit brauchen wir eine ganz besondere Betrachtungsweise. Das heißt, wir teilen so ein System ein in das System selbst und in die Systemumgebung. Und genau diese Systemumgebung müssen wir mehr oder weniger abfragen können und einschätzen können. Und hier gibt's natürlich unterschiedliche Sensoren dafür. Es gibt Kameras, die man hier einsetzt. Es gibt auch Laser-Sensoren. Es gibt Radar-Sensoren und einige Technologien dann noch mehr. Und dann gibt es noch die Logik. Und diese Logik wertet quasi die Sensorik aus und gibt dann die entsprechenden Befehle auf die Aktuatorik, also auf die Bremsen oder auf das Gas oder was man auch immer hier zum Steuern eines Fahrzeuges benötigt. Wenn wir jetzt einmal bei der Sensorik bleiben, das ist ja eigentlich das spannende Thema, dann spielt die Umgebung beziehungsweise wir sprechen vom Einsatzbereich, eine wesentliche Rolle. Denn solche speziellen Situationen bei Schlechtwetter beispielsweise oder bei direkter Sonneneinstrahlung funktionieren dann einige Sensoren nicht. Kameras beispielsweise funktionieren dann sehr, sehr wenig. Man sieht fast nichts mehr. Hier wird es dann sehr, sehr kritisch für diese Sensorik - in ähnlicher Form auch bei Laser-Sensoren. Deswegen wird auch ein dritter Sensor eingesetzt, dieser ist neben den Radar-Sensoren hier drinnen, die sind witterungsbeständig. Aber hier gibt es natürlich immer wieder die große Problematik, dass Radar-Sensoren eine wesentlich geringere Auflösung haben, und dass wir hier nur Objekte identifizieren können, wir können sie aber nicht klassifizieren. Und das ist die große Herausforderung.

Lisa Baumgartner
Dafür gibt es ja auch ein Forschungsprojekt, ein aktuelles, an der FH Campus Wien, wo Laser-Sensoren, also ein Laser-Sensorensystem im Mittelpunkt steht. Wie heißt dieses Projekt und welche Ziele verfolgt es?

Hans Tschürtz
Ja, das ist ein großes Forschungsprojekt, was wir hier machen, gemeinsam mit der Firma Infineon und vielen anderen Projektpartnern hier drinnen. Hier wird ein hochauflösender Laser-Sensor entwickelt, der quasi an die Qualität einer Kamera herankommen soll. Diesen Sensor wollen wir jetzt bei autonomen Zügen einsetzen. Wir wollen ihn aber auch stationär einsetzen, beispielsweise auf Eisenbahnkreuzungen. Diesbezüglich haben wir auch ein zweites Forschungsprojekt laufen, gemeinsam mit der ÖBB, wo wir eben so ein PeopleMover-Konzept entwickeln. Es geht ganz einfach darum, eingleisige Bahnstrecken also, die meist stillgelegt sind, hier wieder in Betrieb zu setzen. Und hier werden diese Sensoren dann am Zug selbst eingesetzt. Und wie ich schon vorhin erwähnt habe, natürlich auch stationär auf Eisenbahnkreuzungen. Wenn der Zug beispielsweise auf so einer Eisenbahnkreuzung in seiner Sichtweise sehr eingeschränkt ist durch stationäre Objekte, wie beispielsweise durch Gebäude oder durch Sträucher, dann wird dieser tote Winkel quasi mit so einem Sensor Dome abgedeckt, und die aktuelle Verkehrssituation vom Sensor Dome an den Zug kommunizieren.

Lisa Baumgartner
Was genau analysiert das Vienna Institute of Safety and Systems Engineering, in dem sie die Leitung haben, in diesem Fall?

Hans Tschürtz
Also das, was wir analysieren, das sind eben diese speziellen Verkehrssituationen. Das heißt, wir bilden hier ganze Fahrszenarien ab. Diese Szenarien werden dann in einzelne Szenen unterteilt und in kritische Situationen. Und genau basierend auf diesen kritischen Situationen machen wir dann Risikoanalysen, wie ich schon gesagt habe, auf einer Eisenbahnkreuzung beispielsweise. Der Zug nähert sich der Eisenbahnkreuzung und es kommen auch andere Fahrzeuge auf diese Eisenbahnkreuzung zu. Dann analysieren wir hier die gefährlichste Situation und darauf basierend leiten wir dann die Anforderungen für die Technologien ab. Das heißt, wir erstellen dann sogenannte Sicherheitskonzepte und diese Sicherheitskonzepte werden dann in die Technologien integriert, sodass hier eben nichts passieren kann.

Lisa Baumgartner
Wir haben jetzt sehr viele Komponenten erfahren, die Sie im Vienna Institute for Safety and Systems Engineering erforschen. Verraten Sie uns auch die Namen der Forschungsprojekte und mit welchen Partnerinnen und Partnern arbeiten Sie denn in diesen sehr komplexen Projekten zusammen?

Hans Tschürtz
Ja also, das eine Projekt ist das TARO-Projekt, das wir eben mit der ÖBB als Konsortialpartner durchführen. Also TARO steht für Toward Automated Railway Operation. Das zweite Projekt ist das Projekt mit der Firma Infineon Technologies Austria AG, das nennt sich iLIDS4SAM, steht für Integrated LiDAR Sensors for Safe & SMart Automated Mobility. Und das dritte Projekt, wo ich schon erzählt habe über den Sensor Dome, das führen wir mit der Firma TeLo durch. Weitere Partner sind z. B. die Firma TTTech Computertechnik AG, die AVL List GmbH, die TU Graz, die FH Joanneum und natürlich jede Menge mehr an wichtigen Playern zu dieser Thematik.

Lisa Baumgartner
Sie haben die TeLo GmbH genannt. TeLo ist ja schon lange Zeit eine wichtige Partnerin für die FH Campus Wien, Stichwort: Open Track Test Lab. Was ist das?

Hans Tschürtz
Also, die Firma TeLo ist ein langjähriger Partner von uns. Die Firma TeLo hat ein Open Track Test Lab entwickelt und erstellt, wo man eben Versuche machen kann mit solchen PeopleMovern. Das ist eine mehr als 100 Meter lange Bahnstrecke in etwas kleinerer Ausführung, wo es dann auch mehrere Fahrzeuge gibt, wo wir dann die Sensoren testen können, bevor wir auf die große Strecke gehen. Das ist für uns ganz, ganz wichtig, weil eben so Testaktivitäten, also Versuche natürlich sehr viel Zeit in Anspruch nehmen, die müssen wir quasi vorher analysieren weil wir dann auf der Strecke natürlich nicht so viel Zeit mehr haben, weil die Strecke dann gesperrt werden muss in bestimmten Bereichen. Und in diesen Open Track Test Labor machen wir auch viele Versuche mit unseren Studierenden aus dem Masterstudiengang Safety and Systems Engineering. Das heißt, die werden in die Forschungsprojekte mit eingebunden. Anhand von Lehrveranstaltungen wie beispielsweise Projektmanagement für Safety-Projekte erarbeiten die Teilbereiche für diese Forschungsprojekte iund haben dann auch die Möglichkeit, in diesem Labor Versuche machen zu können.

Lisa Baumgartner
Was konkret sind denn PeopleMover-Konzepte?

Hans Tschürtz
Ja, PeopleMover-Konzepte - also da muss ich jetzt ein bisschen ausholen. Einer unserer Studierenden an der FH Campus Wien hat diese Idee gehabt oder ist mit dieser Idee gekommen, er möchte eine Master Thesis diesbezüglich schreiben und er hat das Ganze "Train on Demand" genannt. Das heißt, dass man sich einen Zug quasi per App holen kann und dass man sich wünschen kann, wo einen dieser Zug hinfahren soll. Diese Idee haben wir aufgenommen und haben das Ganze in zwei Forschungsprojekte transferiert. Eines ist schon ausgelaufen, hier haben wir die Logistik für so ein PeopleMover-Konzept entwickelt. Und jetzt sind wir eben in diesem zweiten Projekt mit der ÖBB dabei. Es geht ganz einfach darum, eingleisige Bahnstrecken in Österreich, die stillgelegt sind, wieder in Betrieb zu setzen. Das ist auch ein sehr großer politischer Wille, weil man quasi die Menschen von der Straße auf die Bahn transferieren möchte, auch im Sinne des Umweltschutzes. Und hier möchten wir natürlich einen wesentlichen Beitrag dazu leisten. D. h. eingleisige Bahnstrecken sollen in Österreich wieder in Betrieb gesetzt werden mit PeopleMovern, d.h. hier fahren mehrere Fahrzeuge auf so einer Bahnstrecke, die man sich, wie ich schon vorher gesagt habe, per App holen kann, und sich auch wünschen kann, wo sie einem dann hinführen. Und diese Fahrzeuge organisieren sich dann logistisch so, dass hier sogenannte Dead Locks, also, wenn zwei Fahrzeuge aufeinander zufahren, so dass man nicht mehr ausweichen kann, also das wird hier mit diesem Konzept mehr oder weniger vermieden.

Lisa Baumgartner
Das ähnelt ein bisschen einem Taxisystem, nur fährt es eben auf Schiene?

Hans Tschürtz
Das ist ein Taxiunternehmen auf Schiene und das Taxiunternehmen ist quasi hier das Autonome System, wenn man so sagen möchte.

Lisa Baumgartner
Welche Fragestellungen in dem Forschungsprojekt TARO mit der ÖBB sind denn noch besondere Herausforderungen?

Hans Tschürtz
Die Hauptfrage in diesen TARO-Projekt ist an und für sich: In welcher Form kann man solche eingleisigen Strecken wieder in Betrieb setzen? Man muss sich vorstellen, auf der einen Seite braucht man natürlich auch eine entsprechende Transportzeit, das heißt, es muss auch entsprechend schnell gehen. Wenn es sich nicht auszahlt, wenn es zu lange dauert, dann fährt niemand mit dieser Bahn. Und darauf basierend ist es natürlich auch notwendig zu wissen: Wieviel Fahrzeuge brauche ich auf so einer Strecke? Wieviel Ausweichmöglichkeiten benötige ich auf so einer Strecke? Welche Geschwindigkeit benötige ich auf dieser Strecke? Und mit diesem Simulator, den wir hier entwickeln, kann man eben alle diese Sachen auch simulieren.

Lisa Baumgartner
Gibt es diese eingleisigen, stillgelegten Bahnsysteme über ganz Österreich verteilt oder soll das TARO PeopleMover-System nur in ganz bestimmten Regionen von Österreich zum Einsatz kommen?

Hans Tschürtz
Also, das geht sogar über Österreich hinaus. Es gibt sehr großes Interesse auch von anderen Ländern so eingleisige Strecken wieder in Betrieb zu setzen. Wir sind diesbezüglich auch in Gesprächen mit der Hochschule in Bielefeld, also auch in Deutschland gibt's dieses Interesse. Also auch hier möchten wir in dieser Partnerschaft diese Idee nach Deutschland transferieren. Und wir haben einen zweiten Partner, das ist die TU Budapest. Und auch über die TU Budapest sind wir eben auch zum ungarischen Bahn Betreiber vorgedrungen, der auch hier großes Interesse zeigt. Also, es ist ein ziemlich starkes Thema im Moment, eben, weil es auch einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz leistet.

Lisa Baumgartner
Das heißt, ab wann werde ich per App meinen persönlichen PeopleMover für meinen Transport bestellen können?

Hans Tschürtz
Ja, das ist eine spannende Frage. Ich möchte es mal so formulieren: Wesentlich früher es, als es autonome Autos gibt. Auf der Bahn geht es ein wenig einfacher, weil die Situationen nicht so vielfältig sind. Das heißt, wir arbeiten jetzt in diesen erwähnten Forschungsprojekten bis ins Jahr 2022 hinein und dann möchten wir ab 2022 dann auch tatsächlich schon in die Realisierung gehen. Also, wir schätzen so, dass es die ersten darstellbaren Situationen auf der Schiene oder Prototypen, Probebetrieb bis ins Jahr 2025 geben wird.