"SmarTram - Autonom fahrendes Transportsystem für den Stadtverkehr mit erhöhtem Passagierkomfort"; Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung technologisch-konstruktiver Lösungen für den automatisierten Fahrbetrieb von Straßenbahnen

Abstract

Stand der Wissenschaft und Technik Mehrere Projekte wie AStriD in Potsdam und MAAS in Darmstadt erzielten bereits erste Erfolge beim autonomen und ferngesteuerten Fahren von Straßenbahnen, vor allem im Depotbereich. Parallel dazu wurden in der VDV-Schrift 890 Anforderungen für automatisierte Betriebshöfe definiert, welche das Projekt SmarTram nutzte und um Szenarien im städtischen Netz erweiterte. Trotz dieser Fortschritte ist die vollständig autonome Straßenbahn weiterhin ein unerreichtes Ziel, wobei das Fahren auf Sicht im realen Stadtverkehr die größte Hürde bleibt. Zielsetzung Das Hauptziel des Projekts ist die Erarbeitung und Verbesserung technischer Lösungen zur Nutzung von Automatisierungspotenzialen im Straßenbahnverkehr. Eine besondere Herausforderung liegt dabei in der Umfelderkennung und der sicheren Interaktion mit anderen Verkehrsteilnehmern, da Straßenbahnen „auf Sicht“ fahren. Es sollen grundlegende Sicherheitsanforderungen, Funktionsumfänge und Schnittstellen zwischen Fahrzeug, Infrastruktur und Betrieb definiert werden. Diese Erkenntnisse dienen als Basis für die Entwicklung zukünftiger, branchenweiter Standards für den automatisierten Straßenbahnbetrieb. Letztendlich zielt das Projekt darauf ab, die Betriebskosten zu senken, Transportkapazitäten zu erhöhen und das Sicherheitsniveau für Fahrgäste und Personal zu verbessern. Ergebnisse Im Projekt erfolgte zuerst die Definition des Anwendungskontextes in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern. Darauf aufbauend wurden die Systemarchitektur des Fahrzeugs (Tatra 3D-M) entworfen sowie die notwendigen Fahrfunktionen analysiert und technologisch konzipiert. Ein wesentlicher Teil der Arbeit umfasste die Entwicklung dieser Fahrfunktionen und die Gestaltung der Kommunikationsschnittstellen, einschließlich eines Arbeitsplatzes für einen Remote-Operator. Zur Validierung der Konzepte wurde eine umfassende Betriebssimulation durchgeführt und ein Versuchsaufbau zur Systemvalidierung realisiert. State of the art Several projects, such as AStriD in Potsdam and MAAS in Darmstadt, have already achieved initial success in autonomous and remote-controlled tram operation, particularly in depot areas. At the same time, VDV publication 890 defined requirements for automated depots, which the SmarTram project used and expanded to include scenarios in the urban network. Despite this progress, fully autonomous trams remain an unattained goal, with driving on sight in real urban traffic remaining the biggest hurdle. Objective The main objective of the project is to develop and improve technical solutions for exploiting automation potential in tram transport. A particular challenge here lies in environment recognition and safe interaction with other road users, as trams operate ‘on sight’. Fundamental safety requirements, functional scopes and interfaces between vehicles, infrastructure and operations are to be defined. These findings will serve as the basis for the development of future industry-wide standards for automated tram operation. Ultimately, the project aims to reduce operating costs, increase transport capacity and improve safety levels for passengers and staff. Results The project began with the definition of the application context in collaboration with the project partners. Based on this, the system architecture of the vehicle (Tatra 3D-M) was designed, the necessary driving functions were analyzed and technologically conceived. A significant part of the work involved developing these driving functions and designing the communication interfaces, including a workstation for a remote operator. To validate the concepts, a comprehensive operational simulation was carried out and a test setup for system validation was implemented.