Menü
Menü
Ermittlung der Voraussetzungen für einen autonomen Busbetrieb und prototypische Umsetzung mit On-Demand-Funktionalität
Zu den traditionell starken Forschungsbereichen der FH SWF in Iserlohn gehören unter anderem die Fahrzeugtechnik, die Energietechnik und Themen der Digitalisierung, wie Industrie 4.0, drahtlose Kommunikation und künstliche Intelligenz. Im Rahmen des Projektes betreibt die FH SWF anwendungsorientierte Forschung mit mehreren wissenschaftlichen Mitarbeitern und studentischen Hilfskräften aus unterschiedlichen Fachdisziplinen, deren Tätigkeiten durch Projekt- und Abschussarbeiten von Studierenden unterstützt werden. Die FH-SWF betreibt im Rahmen ihrer Projekt- und Abschlussarbeiten anwendungsorientierte Forschung mit 2 bis 3 wissenschaftlichen Mitarbeitern sowie 2 bis 4 studentischen Hilfskräften und zahlreichen Studierenden.
In den verschiedenen Arbeitspaketen sind die Fachbereiche „Maschinenbau“ am Standort Iserlohn und „Elektrische Energietechnik“ am Standort Soest beteiligt.
Projektmanagement, Anforderungsanalyse und Benchmarks
Die Strecke zwischen dem Bahnhof Iserlohn und der Fachhochschule Südwestfalen soll als
Pilotstrecke für die Durchführung der im Projekt geplanten Arbeitspakete dienen. Die Festlegung des Anforderungsprofils von Fahrzeugen und Strecke werden mit Blick auf das vorliegende Streckenprofil unter Federführung der FH-SWF und in enger Abstimmung mit allen weiteren Projektpartnern die verkehrstechnischen Herausforderungen sowie Einflüsse aus der Streckenumgebung und der geplanten Betriebsführung analysiert und daraus die Anforderungsprofile für die einzusetzenden Fahrzeuge und notwendige technische Maßnahmen an der Strecke (Kommunikationsinfrastruktur, Ladeinfrastruktur, Haltestellen) abgeleitet und detailliert. Ggf. ergeben sich aus der Analyse rechtliche Anforderungen, die weitere Maßnahmen für den Betrieb der Fahrzeuge notwendig machen (z.B. Beschilderungen, Geschwindigkeitsbeschränkungen). Die gewonnenen Erkenntnisse werden in einem Anforderungskatalog zusammengefasst. Sie dienen als Planungsgrundlage für die nachfolgenden Arbeitsschritte und werden dort, falls notwendig, weiter ausgearbeitet und konkretisiert. Parallel zu diesen Tätigkeiten erfolgt eine Sondierung des Marktes im Hinblick auf mögliche Fahrzeuge und Hersteller, um eine valide Grundlage für das durchzuführende Ausschreibeverfahren für die Fahrzeuge (und ggf. weitere infrastrukturelle Einrichtungen) zu erhalten. An der FH-SWF liegen in der Abteilung „Beschaffung“ einschlägige Erfahrungen mit öffentlichen Ausschreibungen vor, so dass die Ausschreibe- und Vergabeverfahren ohne das Einschalten eines externen Dienstleisters erfolgen können.
Bei der Systemvalidierung und Bewertung werden in regelmäßigen Abständen die technischen und rechtlichen Potenziale und Herausforderungen validiert und vor dem Hintergrund der zu erreichenden Projektziele bewertet. Dies geschieht in einem ersten Schritt zunächst auf einer theoretischen Grundlage und wird dann im Laufe des Projektfortschrittes nach und nach durch die Betriebserfahrungen ergänzt und verifiziert.
Inbetriebnahme, Nutzung und Evaluierung von Bussen auf verschiedenen Automatisierungsstufen
Die FH-SWF ist verantwortlich für die Testfahrten der Busse im automatisierten Fahrbetrieb (Level 4). Sie koordiniert den Fahrbetrieb und führt wissenschaftliche Untersuchungen mit Hilfe einer mobilen Messdatenerfassung durch. Die MVG stellt für den Fahrbetrieb qualifizierte Fahrbegleiter zur Verfügung. Bei diesen ersten Testfahrten sollen die infrastrukturellen Voraussetzungen hinsichtlich Systemverfügbarkeit und Fehlertoleranz überprüft werden. Der Busbetrieb soll entlang einer festgelegten Strecke erfolgen. Damit ist die Notwendigkeit einer dynamischen Routenplanung, die einen echtzeitnahen Zugriff auf Kartendaten erfordert, im vorliegenden Szenario zunächst nicht gegeben. Stattdessen wird mit Kartendaten gearbeitet, die lokal im Bus gespeichert werden. Der Bus nutzt für die Lokalisierung auf der Strecke GPS-Daten sowie optional Marker, die sich entlang der Strecke befinden. Um auch komplexe Verkehrssituationen, beispielsweise an einem Kreisverkehr oder an einer Kreuzung sicher bewerten zu können, soll auch eine sichere Kommunikationsverbindung zur Infrastruktur an einigen Streckenabschnitten wichtige Betriebsdaten liefern. Zudem ist die Vernetzung erforderlich, um einen flexiblen Betrieb ohne feste Taktung zu ermöglichen.
Systemschwächen von Fahrzeug und Strecke werden von der FH-SWF identifiziert. Hierzu werden die Ergebnisse systematisch unter Hilfe von wissenschaftlichen Methoden wie z.B. SWOT-Analysen aufbereitet. Eine wesentliche Herausforderung besteht darin, die auf der Grundlage der gewonnenen Daten generierten Informationen im Sinne einer optimalen Betriebsführung zu verwerten. Das Ziel besteht in der automatisierten Betriebsführung über eine virtuelle Leitstelle in Verbindung mit einem vorausschauenden System zum Energiemanagement.
Das Potenzial zur Fahrzeug-/Streckenoptimierung wird von der FH-SWF analysiert und umgesetzt. In diesem Rahmen werden von der FH-SWF Methoden der Usability und User Experience benutzt, aus denen Defizite im Fahrzeugbetrieb und Lösungsansätze abgeleitet sowie der Mehrwert für Nutzer und die Akzeptanz auch bei Anwohnern und anderen Verkehrsteilnehmern validiert werden können.
Die FH-SWF führt eine Bus-Weiterentwicklung für den autonomen Fahrbetrieb (Level 5) durch. Auf Grundlage der Erkenntnisse aus den vorangegangenen Arbeitspaketen werden von der FH-SWF neue, innovative Ideen und Lösungen für das autonome Fahren im ÖPNV abgeleitet. Hierzu werden allgemein anwendbare Lösungsmethoden, die konventionell, intuitiv oder diskursiv sein können, von der FH-SWF eingesetzt. Im Kontext der Anforderungsprofile für eine digitale Betriebsführung und der digitalen Leitstelle werden durch die FH-SWF folgende Aspekte wissenschaftlich untersucht:
• Lernendes System zur optimalen Betriebsführung der Busflotte (Buspositionierung, Busanzahl, Durchsatz, Energie, Ladepunkte etc.)
• Lernendes Energiemanagementsystem (u. a. optimale Ladezustände, angebotsabhängiges Laden) mit Berücksichtigung einer drahtlosen Schnellladung an Haltepunkten
• Spezifikationen für das Haltestellendesign (u. a. Sicherheitskonzept) mit Infotainmentsystem
Bus-Informationssystem mit Einbindung von Bussen, Nutzern und Ladeinfrastruktur
Im Projekt soll ein On-Demand-Fahrbetrieb umgesetzt werden, bei dem Nutzer an den Haltestellen den Bus dynamisch anfordern können oder auch das Bussystem im Betrieb lernt, mit welchem Fahrgastaufkommen in bestimmten Zeiten zu rechnen ist. Technologische Basis hierfür ist u.a. eine drahtlose Kommunikationsinfrastruktur. Hierüber lassen sich die Busse dann auch von einer virtuellen Leitstelle quasi in Echtzeit überwachen sowie die Bedarfe an den Haltestellen erfassen und bei der Buseinsatzplanung berücksichtigen. Das Bus-Informationssystem erfasst und verarbeitet alle Daten im Hinblick auf eine optimale Betriebsführung. Nutzern werden in quasi Echtzeit an den Haltestellen aber auch im Bus Betriebsdaten wie z. B. Ankunfts- und Fahrzeiten sowie Betriebsstatus verfügbar gemacht. Hierfür werden Infotainment-Terminals an den Haltestellen, im Bus und auch mobil mittels Handy-App genutzt. Ebenso in das Kommunikationssystem eingebunden sind die Ladestationen, die notwendiger Teil einer optimalen Betriebsführung sind.
Es ist der Aufbau einer drahtlosen Kommunikationsinfrastruktur vorgesehen. Da aktuell mit den verfügbaren Mobilfunkstandards im städtischen Bereich zwar eine gute Flächenabdeckung erreicht wird, aber eine nahezu Echtzeitkommunikation mit benötigter Bandbreite und kleinen Latenzen nicht garantiert werden kann, erfolgt im Projekt der Einsatz einer bedarfsgerecht ausgelegten und an die Strecke angepassten drahtlosen Kommunikationsinfrastruktur. Geplant ist die Nutzung von speziell im Bereich der Fahrstrecke und den Haltestellen installierten Funkknoten basierend auf WiFi im 2,4- und 5 GHz-Band. Damit kann ein vermaschtes Netz mit redundanten Routen und entsprechend hoher Verfügbarkeit realisiert werden, das eine Fläche von einigen Quadratkilometern abdeckt. Um die Zuverlässigkeit und damit auch die Ausfallsicherheit des Kommunikationssystems weiter zu erhöhen, soll eine weitere redundante Funktechnik eingesetzt werden, die im Sub-GHz-Bereich arbeitet. Der Einsatz ist als Fallback-Option gedacht. Diese Funktechnik kommt mit weniger Netzwerkknoten aus, unterstützt jedoch auch nur eine geringere Bandbreite. Wird ein Problem bei der standardmäßig genutzten Funkkommunikation erkannt, erfolgt automatisch die Nutzung des Ersatznetzwerkes, so dass betriebsrelevante Daten immer noch übertragen werden können. Entsprechende im Projekt betrachtete Planungswerkzeuge sollen abhängig von Fahrstrecke und Stadtumfeld die initiale Netzwerkplanung unterstützen. Die Netzwerkverwaltung und die gesamte Datenverarbeitung erfolgen mit PCs über die (virtuelle) Leitstelle.
Zur Bus-Zustandserfassung und Überwachung werden Sensorik und ein Analysesystem betrachtet. Hierfür werden verschiedene Busparameter wie u.a. Position, Geschwindigkeit, Akkufüllstand und Busauslastung erfasst und zur Auswertung an die Leitstelle übertragen. Mittels klassischer modellbasierten Analysemethoden sowie Methoden des maschinellen Lernens werden der Buszustand ausgewertet und Handlungsanweisungen für eine Betriebsführung hinsichtlich Einsatzzeiten und Ladeaktivitäten abgeleitet. Auch soll untersucht werden, in welchem Maße anhand der erfassten Daten eine Anomaliedetektion umgesetzt werden kann.
Die FH-SWF entwickelt ein Benutzerinformationssystems, welches in jeweils angepasster Form an den Haltestellen sowie im Bus zum Einsatz kommt. Zudem ist eine Realisierung als App geplant, mit der die Nutzer Busbetriebsdaten wie z.B. Ankunftszeiten abrufen können. Die App soll auch zum Teil für die Systemvalidierung und die Akzeptanzanalyse mit Feedbackmöglichkeit durch Nutzer eingesetzt werden. Das Benutzerinformationssystem ist im Wesentlichen bildschirmbasiert, wobei auch Eingabemöglichkeiten möglichst als Touch-Bedienkonzept vorgesehen sind. Die Informationsterminals an den Haltestellen sind mittels drahtloser Kommunikationsschnittstellen mit der Leitwarte verbunden, um Echtzeitdaten anzeigen zu können.
Analyse der Möglichkeiten und Grenzen eines wirtschaftlichen Betriebes:
Als Konzessionsinhaber der Fahrtstrecke Stadtbahnhof -> FH-SWF übernimmt die Märkische Verkehrsgesellschaft den reinen Fahrbetrieb der Elektrobusse in diesem Projekt. Bislang wird auf dieser Linie ein konventioneller Bus eingesetzt, der auch vorläufig in einem Parallelbetrieb den Fahrgasttransport mit bis zu zwei Fahrten vormittags vom Grundsatz sicherstellt. Der (teil-)autonome „On-Demand“ Fahrgastverkehr wird vorerst zu Forschungszwecken betrieben, um ausreichend Erfahrung für einen möglichen, ausschließlichen Einsatz auf dieser und ähnlicher Strecken zu gewinnen.
Zur erfolgreichen Durchführung des Fahrbetriebs wird entsprechend qualifiziertes Personal für dieses Forschungsprojekt abgeordnet bzw. neu eingestellt.
Projektmanagement, Anforderungsanalyse und Benchmarks
Die MVG steuert ihre Projektarbeiten im intensiven Austausch mit der Stadt Iserlohn als zentralem Koordinator und den übrigen Partnern in enger Abstimmung. Hierzu etabliert die MVG sowohl auf Arbeits- wie auch auf Leitungsebene verantwortliche Positionen, die das Projekt innerhalb der Gruppe der Kooperationspartner, innerhalb der MVG und ihrer Gesellschafter und in der Außenkommunikation vertreten.
In sehr enger Zusammenarbeit mit der FH SWF wird die MVG ihre Expertise im Hinblick auf das Anforderungsprofil eines zu beschaffenden elektrischen Kleinbusses aus technischer und ÖPNV-betrieblicher Sicht einbringen, Fahrzeuge anhand des Anforderungskatalogs für die Automatisierungsstufen bewerten und letztendlich die Erkenntnisse in einem gemeinsamen Ausschreibe- und Beschaffungsverfahren anwenden.
Die Installation einer Ladeinfrastruktur auf dem lserlohner Betriebshof der MVG ist sowohl aus technischer wie auch aus betrieblicher Sicht zu begleiten.
Neben der allgemeinen Öffentlichkeit wird insbesondere auch die ÖPNV-Branche mit großem Interesse das Projekt verfolgen. Die MVG steht den Branchenvertretern für Informationen und ggf. Projektdemonstrationen zur Verfügung und plant entsprechende Veröffentlichungen in der Fachpresse.
Inbetriebnahme, Nutzung und Evaluierung von Bussen auf verschiedenen Automatisierungsstufen
Die MVG unterstützt die Stadt Iserlohn in der Ausrüstung der Teststrecke, sodass sämtliche Erfordernisse für einen Fahrbetrieb im Rahmen des ÖPNV Berücksichtigung (als Träger öffentlicher Belange) finden.
Nach der Ausbildung der Fahr-/Begleitpersonale und der Bereitstellung der Fahrzeugkommunikationssysteme (AP3) nimmt die MVG mit einem Fahrzeug den Fahrbetrieb im nichtautomatisierten Modus auf. Der Fahrbetrieb wird konstant durch die Verkehrsleitung der MVG überwacht. Die Kommunikation zwischen Fahrer, Fahrzeug und MVG-Leitstelle wird kontinuierlich einem Verbesserungsprozess unterworfen, so dass beim Übergang zu einem automatisierten Fahrbetrieb (Level 4) die notwendigen Prozesse belastbar und etabliert sind und ein Wechsel vom Busfahrer zum Busbegleiter stattfinden kann.
Im Level 4-Betrieb der dann zwei Fahrzeuge führt die MVG Fahrten im Rahmen eines ÖPNV-LinienTestbetriebes durch. Die MVG kommuniziert identifizierte Systemschwächen und durchgeführte praktische Lösungsansätze jenseits der Sensorikdaten, um Optimierungen zu unterstützen und zu testen. Anhand der gewonnen (Praxis-)Erfahrungen wird die MVG an einer Weiterentwicklung der Fahrzeuge auf Level 5 mitarbeiten.
Besonderes Augenmerk legt die MVG auf die Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus der Teststrecke und der Fahrzeugentwicklung auf weitere Anwendungsfälle (Use Cases). Hierzu werden ausgewählte Strecken des ÖPNV auf Übertragbarkeit analysiert. Angestrebt wird, bei positiven Randbedingungen einen exemplarischen Fahrbetrieb umzusetzen, und so Erkenntnisse zu gewinnen, die sich in der Geschäftsmodellentwicklung niederschlagen.
Bus-Informationssystem mit Einbindung von Bussen, Nutzern und Ladeinfrastruktur
Die MVG unterstützt die führenden Projektpartner FH SWF und Stadtwerke Iserlohn durch Formulierung der Systemanforderungen aus Sicht eines Verkehrsunternehmens und durch praxisbezogene Anwendungstests. Die Betriebsaufsicht, die Betriebsführung, Haltestellenausstattung und Nutzerinformation sind auch unter dem Aspekt der Integration in bestehende Infrastrukturen für die Realanwendung im ÖPNV unabdingbar.
Verwertung: Neue Produkte, Dienste und Start-Up-Gründungen
Die Bewertung des Aufwands eines Level4/Level5-Verkehrs in Gänze ist zentrales Thema der Entwicklung von Geschäfts- und Betreibermodellen, entweder als Einzelangebot oder im ÖPNVVerbund. Diese Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ist für die MVG das zentrale Thema. In enger Zusammenarbeit mit den Stadtwerken Iserlohn sollen im Kontext des Projektes neue Produkte und Dienstleistungen identifiziert werden, die durch Gründung oder gezielte Unterstützung von Start-Ups münden und dort Marktreife und Marktrelevanz entfalten.
Ermittlung der Voraussetzungen für einen autonomen Busbetrieb und prototypische Umsetzung mit On-Demand-Funktionalität
Die Investitionen für die Photovoltaikanlage zur regenerativen Einspeisung an einem Haltepunkt übernehmen die Stadtwerke Iserlohn im Rahmen ihres „virtuellen Kraftwerks“. Daneben wird der Ausbau von einer automatisierten Ladeinfrastruktur nebst Einspeisemanagement sowie die Kombination mit Speichertechnologie stehen, um den Betrieb der Buslinie störungsfrei betreiben zu können. Zudem wird die gesamte technische Infrastruktur auf der Strecke (Funknetz und Sensorik/Aktorik) durch die Stadtwerke erstellt und betrieben.
Projektplanung und -steuerung
Die Stadtwerke Iserlohn GmbH arbeitet dem Projektsteuerer Stadt Iserlohn zu. Als Betreiber der Netzinfrastruktur und Konzessionsträger für die Versorgungsnetze im gesamten Stadtgebiet sind alle Eingriffe in die Versorgungsinfrastruktur mit dem Netzbetreiber zu koordinieren. In dieser Phase übernehmen die Stadtwerke Iserlohn die Koordination aller Projektpartner für die Netzplanung, die Netzberechnung und die Ableitung eines Lademanagements für die geplante Teststrecke. Regelmäßige Projekttreffen sollen dazu dienen, die Projektziele in die einzelnen Teilprojekte herunter zu brechen, und deren Umsetzung hinsichtlich Termin, Budget und Qualität zu überprüfen. Abweichungen werden mit der Projektsteuerung besprochen und Gegenmaßnahmen ergriffen, bzw. frühzeitig mit der Bewilligungsbehörde kommuniziert.
Konzeption der Lade- und Kommunikationsinfrastruktur
Gemeinsam mit der Stadt sind alle Anforderungen an die Wegstrecke, die Kommunikationsinfrastruktur und die Bereitstellung der Lademöglichkeit zu erfassen, und in eine Gesamtkonzeption zu fassen. Die Stadtwerke haben sodann die Aufgabe, die Anforderungen an die Strecke und Infrastruktur zu beschreiben und festzulegen, welche Parameter zwingend in ein Anforderungsprofil für das zu beschaffende Fahrzeug fließen sollen und welche Parameter für die Ableitung eines Betreiber- bzw. Geschäftsmodell relevant sind. Auf dieser Grundlage wird das Konzept für die Lade- und Kommunikationsinfrastruktur erstellt, welches mit allen Projektpartnern abzustimmen ist. Ergebnisobjekt ist die Vorplanung/berechnung und das Konzept zum Aufbau der Lade- und Kommunikationsinfrastruktur.
Damit die Qualität der Projektarbeit auf dem jeweils aktuellen Stand der Technik sichergestellt ist, werden die Projektbeteiligten mindestens einmal jährlich an entsprechenden Kongress oder Fortbildungsveranstaltungen teilnehmen.
Aufbau der Lade- und Kommunikationsinfrastruktur für die Strecke
In Abstimmung mit Industriepartnern wird ein Laderoboter zum Einsatz kommen, der individuell auf das Fahrzeug angepasst ist. Die Entscheidung über die Ausprägung des Roboters kann erst erfolgen, wenn die Ausschreibung des Fahrzeugs erfolgreich abgeschlossen ist. Gemeinsam mit dem Fahrzeuglieferant ist abzustimmen, wie der vollautomatische Ladevorgang mittels Greifarm o.ä. ausgeführt werden kann. Erste Anfragen bei der Industrie haben ergeben, dass diese Aufgabe individuell lösbar und ein untrennbares Ladesystem speziell für diese Anwendung zu entwickeln ist. Das System soll neben der automatisierten Lademöglichkeit auch ein Lastmanagementsystem enthalten, um auch netzdienliche Anforderungen zu erfüllen und in das virtuelle Kraftwerk der Stadtwerke (WIKI) eingebunden werden. Eine zweckentfremdete Nutzung (beispielsweise für das Laden von PKW) ist aufgrund der eingesetzten Technik und der erforderliche Konnektivität mit dem automatisierten Bus nicht möglich oder denkbar. Bus und Ladeinfrastruktur bilden hier eine Einheit. Ferner ist davon auszugehen, dass die Fahrzeugsensorik eine sichere und hochverfügbare Kommunikationsverbindung auf dem gesamten Bereich der Strecke erforderlich macht. Auch hier wird in Abstimmung mit dem Fahrzeughersteller, den Genehmigungsbehörden, dem Betreiber und der Wissenschaft das erforderliche Kommunikationsnetz zur Verfügung gestellt. Alle erforderlichen Genehmigungen sind vor Baubeginn einzuholen und die Bauarbeiten koordiniert auszuführen. Ergebnisobjekt ist die funktionsbereite Lade- und Kommunikationsinfrastruktur.
Verfahren zur Akzeptanzanalyse bei Nutzern und Anwohnern
Für die Stadtentwicklung ist es relevant, wie Nutzer auf einen autonomen Busbetrieb reagieren. Aus diesem Grund ist die Validierung der Akzeptanz eines automatisierten Busbetriebes bei Fahrgästen, Anwohnern und anderen Verkehrsteilnehmern im eher ländlichen/suburbanen Raum erforderlich. Probleme oder Fehler, die sich im weiteren Projektverlauf ergeben, sollen identifiziert und entsprechende Lösungswege aufgezeigt werden. Das Gesamtprojekt soll demnach in folgenden Bereichen einen Beitrag leisten:
Mit den beschriebenen digitalen Methoden werden den Nutzern relevante Informationen in Echtzeit zur Verfügung gestellt. Insgesamt soll mit der flexiblen, bedarfsorientierten Busverbindung in Kombination mit einer transparenten Nutzerinformation die Akzeptanz von ÖPNV-Angeboten generell verbessert und damit die Nachfrage bei potenziellen Nutzern deutlich gesteigert werden.
Als Zielgruppe dienen in erster Linie Studierende, weil sie als junge Menschen eine in der Regel niedrige Akzeptanzschwelle haben, autonome Systeme zu nutzen. Mit Hilfe der Studierenden sollen zunächst wichtige Erfahrungen für den praktischen Betrieb gesammelt werden, sodass damit auch eine Optimierung des Busbetriebs erfolgen kann. Um eine Übertragbarkeit der Erkenntnisse zu gewährleisten, sollen auch weitere Nutzergruppen wie z.B. Personen mit Kinderwagen, Rollstuhlfahrer oder Personen mit Rollator im weiteren Projektverlauf in den Fahrbetrieb mit einbezogen werden. Im Rahmen einer Akzeptanzanalyse sowohl bei den verschiedenen Busnutzern als auch bei anderen Verkehrsteilnehmern und Anwohnern der Busstrecke sollen Optimierungsmöglichkeiten identifiziert und soweit möglich umgesetzt werden.
Die beabsichtigten Erkenntnisse sollen so aufbereitet und strukturiert werden, dass sie eine möglichst gute und einfache Übertragbarkeit auf andere, ähnlich gelagerte Anwendungen ermöglichen.
Ausrüstung der Teststrecke für den automatisierten Fahrbetrieb
Beim Thema Straßenbeleuchtung besteht eine Aufgabentrennung zwischen Stadt und Stadtwerken. Die Stadt als Eigentümer übernimmt die Investitionen in die Stadtbeleuchtung und die Stadtwerke sind durch eine Rahmenvereinbarung mit der Stadt für Bau, Betrieb und die Beleuchtungswartung zuständig. Im Rahmen des Arbeitspaketes wird die Stadt das Beleuchtungsnetz im Streckenverlauf ergänzen. Damit die Sicherheitssysteme, wie Video oder Radar, wirksam aufgebaut werden können, sind die Abstände der einzelnen Beleuchtungsmaste zu verringern, um eine lückenlose Streckenabdeckung zu gewährleisten. Hier werden zusätzliche Masten aufgebaut und mit der erforderlichen Licht-, Video- und Kommunikationstechnik ausgerüstet. Die erforderlichen Investitionen erfolgen durch die Stadt und die evtl. erforderlichen Dienstleistungen, die durch die Stadt zu erbringen sind, werden in unserem Antrag kostenseitig nicht erfasst. Dennoch kann es aufgrund der bestehenden Rahmenverträge zu einer Dienstleistungsbeauftragung von der Stadt an die Stadtwerke kommen. Hier werden die Vertragsleistungen anhand von vorliegenden Rahmenverträgen transparent nachgewiesen.
Für die Streckenüberwachung und Echtzeitauswertung der Fahrzeug- und Streckensensorik soll der Fahr- und Streckenbetrieb an das Leitsystem der Stadtwerke angebunden werden. Hier erfolgt dann eine 24/7 Überwachung durch die dauerhaft besetzte Leitwarte der Stadtwerke. Hierfür werden im Antrag zunächst keine Personalkosten angesetzt, da wir davon ausgehen, dass diese Aufgaben von bereits vorhandenem Personal erbracht werden. Allerdings sind hier Schulungs- und Weiterbildungskosten zu berücksichtigen. Die Anbindung an die Leitwarte erfolgt mittels separater Hardware und Steuerungselektronik, welche speziell für diesen Anwendungsfall angeschafft wird. Eine Verbindung zum Leitsystem der Kritischen Infrastruktur (KRITIS) ist durch die ISMS-Zertifizierung ausgeschlossen. Ergebnisobjekt für dieses Teilprojekt ist die erfolgreiche Anbindung der Sicherheits- und Kommunikationskomponenten in die Leitwarte der Stadtwerke Iserlohn.
Identifikation von Systemschwächen
Wie bei den meisten technischen Anwendungen kann es auch während des Betriebes der Strecken- oder der Ladeinfrastruktur zu Störungen und Ausfällen kommen. In diesem Aufgabenpaket ist die Aufgabe der Stadtwerke die systematische Feststellung, Auswertung und Behebung der Betriebsstörung. Hierzu sind alle Systemstörungen zu erfassen und hinsichtlich ihrer unmittelbaren und möglichen Folgewirkungen zu bewerten. Ergebnisobjekt ist hierbei eine lückenlose Störungsdokumentation sowie deren qualitativer und quantitativer Bewertung.
Energiemanagement und Umsetzung von Strategien zur optimalen Betriebsführung
Die systematische und dauerhafte Erfassung von Betriebs- und Störungsdaten wird gemeinsam mit den Projektpartnern ausgewertet und zyklisch verglichen. Die Erfahrung aus den jeweiligen Betriebsabschnitten führt im Regelfall zu einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess der Betriebsführung. Die Stadtwerke haben hierbei die Optimierung des Energiemanagements im Fokus und werden sich durch unterschiedliche Ladezyklen dem optimalen Energiemanagement für das Fahrzeug aber auch für die spezifische Netzsituation nähern. Hierbei wird bereits von Beginn an darauf geachtet, dass die Entwicklungsparameter beschrieben sind und im Sinne einer Ursache-Wirkungs-Beziehung bewertet werden, damit eine spätere Übertragbarkeit auf andere Netz- und Einspeisesituationen möglich ist. Ergebnisobjekt ist die Ableitung und Beschreibung der ,,optimalen“ Betriebsart aus zwei Perspektiven (Fahrzeug und Netz).
Identifikation von neuen Produkten und Diensten
Letztlich werden alle vorhandenen Daten des automatisierten Fahrens ausgewertet und auf ein denkbares Szenario des autonomen Fahrens übertragen. Im Rahmen der Forschungsarbeit soll eruiert werden, ob und welche Betriebsarten des automatisierten oder autonomen Fahrens im Kontext der zahlreich beschriebenen Anwendungsfälle wirtschaftlich sind und welche nicht. Anhand der systematischen Dokumentation soll auch ablesbar werden, ab wann sich bestimmte Modelle wirtschaftlich betreiben lassen. Dieses Ergebnis soll die Projektpartner in die Lage versetzen, valide Entscheidungen über die Entwicklung zukünftiger Produkte und Dienstleistungen zu treffen, und ob diese im Rahmen von Daseinsvorsorge unwirtschaftlich, bzw. privatwirtschaftlich und damit als eigenständiges Geschäftsmodell zu betreiben sind. Das Ergebnisobjekt ist die Identifikation von veränderbaren Modellparametern und systematische Bewertung von Szenarien im Sinne von Betreiber- oder Geschäftsmodellen.
Gründung/Unterstützung von Start-Ups im Anwendungskontext
Im Falle einer positiven Bewertung von potentiellen Geschäftsmodellen werden die Stadtwerke gemeinsam mit der Stadt Fördermaßnahmen beschreiben, um den Aufbau einer autonomen Elektromobilität zu forcieren. Hierzu gehört auch die Schaffung von Rahmenbedingungen, wie z.B. die Bereitstellung der erforderlichen Infrastruktur. Ergebnisobjekt hierzu ist die Formulierung von Förderbedingungen im Falle einer positiven Bewertung.
Ermittlung der Anforderungen, die durch eine Kommune für einen perspektivisch autonomen Fahrbetrieb bereitgestellt werden müssen (Infrastrukturelle Voraussetzungen)
Die Stadt Iserlohn ist im Rahmen der Daseinsvorsorge verantwortlich für die städtische Infrastruktur und die Bauleitplanung. Ein Teil der Stadtentwicklung umfasst die Anbindung der Außenbezirke sowie die Verkehrsplanung. Hierzu gehört auch die Vernetzung der Mobilitätsanforderungen im Kontext der Quartiers-/Stadtplanung. Der Bereich des ÖPNV ist durch die Aufgabenträgerschaft des Märkischen Kreises mit dem Verkehrsunternehmen MVG, deren Gesellschafter neben dem Märkischen Kreis und den Städten und Gemeinden des Märkischen Kreises auch die Stadt Iserlohn ist, sichergestellt. Um weitergehende Mobilitätsanforderungen jenseits des Nahverkehrsplans des Märkischen Kreises bereitstellen zu können, ist die Stadt gefordert Alternativen/Ergänzungen weiterzuentwickeln. Die Aufgabenstellung für die die Stadt Iserlohn, ist die Identifikation der Potenziale für autonomes Fahren und gegebenenfalls die Ausschreibung beziehungsweise die Installation eines zusätzlichen Mobilitätsangebotes.
Die Stadt Iserlohn verfügt über die Rechtskompetenz des Straßenverkehrsrechts, ist Straßenbaulastträger für den betroffenen Straßenabschnitt und ist Straßenverkehrsbehörde.
Projektplanung und -steuerung
Die Stadt Iserlohn übernimmt über die gesamte Projektlaufzeit die Koordination des Verbundprojektes und koordiniert die Arbeiten der einzelnen Projektpartner sachlich und zeitlich. Sofern Abweichungen vom Gesamtarbeits- und Zeitplan auftreten, werden die Partner sowie die Bewilligungsbehörde frühzeitig von der Stadt Iserlohn darauf aufmerksam gemacht und Maßnahmen zur Überwindung eingetretener Schwierigkeiten vorgeschlagen. Darüber hinaus werden die Projekttreffen der Projektpartner (Lenkungskreis und Projektsteuerung) terminiert und koordiniert.
Die Stadt Iserlohn initiiert darüber hinaus einen regelmäßigen Erfahrungsaustausch zwischen den Projektpartnern sowie dem Koordinator des Projektes „Bergisch.Smart – KI als Enabler der Mobilität von Morgen“ (Bergisch.Smart.Mobility) und organisiert entsprechende Treffen. Zum Ende des Projektes wird mit einem Erfahrungsbericht abgeschlossen.
Marketing, Informationsveranstaltungen und Öffentlichkeitsarbeit
Die Stadt Iserlohn übernimmt das Marketing sowie die Öffentlichkeitsarbeit im Projekt. Um den vollautomatisierten bzw. autonomen Busbetrieb öffentlichkeitswirksam platzieren zu können, sind regelmäßige Informationsveranstaltungen mit interessierten Bürgerinnen und Bürgern, Nutzern und Anwohnern erforderlich. Hierfür ist u.a. die Erstellung eines Projektfilmes geplant.
Die Auswahl entsprechender Maßnahmen für das Marketing, die Informationsveranstaltungen sowie die Öffentlichkeitsarbeit sollen so aufbereitet und dargestellt werden, dass diese Formate im Rahmen eines Wissens- und Erfahrungsaustausches von anderen Kommunen, die ähnliche Ziele verfolgen, entsprechend genutzt werden können.
Ausrüstung der Teststrecke für automatisierten Fahrbetrieb
In den Aufgabenbereich der Stadt Iserlohn fällt ebenfalls die Errichtung und der Aufbau der entsprechenden Infrastrukturen zur Kommunikation und zur Verkehrswegeleitung, die unabdingbar für den vollautomatisierten bzw. autonomen Busbetrieb sind. Für die Verbindung des Fahrzeugs mit externer Sensorik im Bereich der Fahrtstrecke ist erforderlich:
Alle Sensoren und Kommunikationskomponenten sowie Webcams zur Streckenübewachung werden an Straßenlaternen verbaut. Die vorhandenen Straßenlaternen sind für eine entsprechende Montage ungeeignet. Die für die Streckenausleuchtung benötigte Anzahl von Straßenlaternen wird durch moderne Straßenlaternen ersetzt, die die Montage entsprechender Komponenten ermöglichen. Die Straßenlaternen werden im Abstand von ca. 100-150 m sowie zusätzlich in kritischen Bereichen platziert.
Für das WLAN-System werden voraussichtlich eine Basisstation, sechs Funkknoten sowie eine 360°-Antenne benötigt. Darüber hinaus sind eine Funkstation sowie Verkabelung und Steckverbinder für die Stromversorgung erforderlich.
Entlang der Teststrecke ist eine Beschilderung vorzunehmen, die auf den vollautomatisierten bzw. autonomen Busbetrieb hinweist. Hierzu zählen zum einen die Kosten für die Beschilderung, zum anderen die Installationskosten.
Laut Aussage der FH-SWF werden für die Streckenüberwachung Outdoor-Webcams mit HD-Auflösung mit fester Ausrichtung benötigt. Die Strecke muss nicht nahtlos per Webcam überwacht werden, sodass eine Kameramontage alle 150 m an den Straßenlaternen zugrunde gelegt wird.
In einer rechtlichen Stellungnahme des Bereiches Recht der Stadt Iserlohn wird eine juristische Einschätzung zur Videoüberwachung im öffentlichen Raum gegeben.
Die Stadt Iserlohn führt eine Streckenvermessung sowie -visualisierung durch. Diese ist erforderlich, um ein Höhenprofil der Strecke zu erstellen sowie die Streckenführung zu ermitteln sowie zu digitalisieren. Dies ist Voraussetzung dafür, dass die Anforderungen, die an einen vollautomatisierten bzw. autonomen Busbetrieb gestellt werden, ermittelt und technisch umgesetzt werden können. Darüber hinaus erfordert die Zulassung der Fahrzeuge für den Straßenverkehr u.a. eine gutachterliche Zulassung der Strecke/ des Streckenverlaufs.
Verfahren zur Akzeptanzanalyse bei Nutzern und Anwohnern
Für die Stadtentwicklung ist es relevant, wie Nutzer auf einen autonomen Busbetrieb reagieren. Aus diesem Grund ist die Validierung der Akzeptanz eines automatisierten Busbetriebes bei Fahrgästen, Anwohnern und anderen Verkehrsteilnehmern im eher ländlichen/suburbanen Raum erforderlich. Probleme oder Fehler, die sich im weiteren Projektverlauf ergeben, sollen identifiziert und entsprechende Lösungswege aufgezeigt werden. Das Gesamtprojekt soll demnach in folgenden Bereichen einen Beitrag leisten:
Mit den beschriebenen digitalen Methoden werden den Nutzern relevante Informationen in Echtzeit zur Verfügung gestellt. Insgesamt soll mit der flexiblen, bedarfsorientierten Busverbindung in Kombination mit einer transparenten Nutzerinformation die Akzeptanz von ÖPNV-Angeboten generell verbessert und damit die Nachfrage bei potenziellen Nutzern deutlich gesteigert werden.
Als Zielgruppe dienen in erster Linie Studierende, weil sie als junge Menschen eine in der Regel niedrige Akzeptanzschwelle haben, autonome Systeme zu nutzen. Mit Hilfe der Studierenden sollen zunächst wichtige Erfahrungen für den praktischen Betrieb gesammelt werden, sodass damit auch eine Optimierung des Busbetriebs erfolgen kann. Um eine Übertragbarkeit der Erkenntnisse zu gewährleisten, sollen auch weitere Nutzergruppen wie z.B. Personen mit Kinderwagen, Rollstuhlfahrer oder Personen mit Rollator im weiteren Projektverlauf in den Fahrbetrieb mit einbezogen werden. Im Rahmen einer Akzeptanzanalyse sowohl bei den verschiedenen Busnutzern als auch bei anderen Verkehrsteilnehmern und Anwohnern der Busstrecke sollen Optimierungsmöglichkeiten identifiziert und soweit möglich umgesetzt werden.
Die beabsichtigten Erkenntnisse sollen so aufbereitet und strukturiert werden, dass sie eine möglichst gute und einfache Übertragbarkeit auf andere, ähnlich gelagerte Anwendungen ermöglichen.