Kreuzung Braunschweig Autonomes Fahren
An der Forschungskreuzung am Braunschweiger Innenstadtring erfassen Sensorsysteme die Verkehrssituation.
© DLR

Forschungsprojekt

Autonomes Fahren: Braunschweig testet Verkehr der Zukunft

Ein Forschungslabor für autonomes Fahren - das ist Braunschweig. Entlang des gesamten Braunschweiger Innenstadtrings sind 36 Ampelkreuzungen mit neuester Kommunikationstechnik ausgestattet. Oberbürgermeister Ulrich Markurth erklärt im KOMMUNAL-Gastbeitrag, wie damit der Verkehr sicherer und besser werden kann.

Wer mit dem Auto durch Braunschweig fährt, nimmt auf den ersten Blick nur den ganz normalen Stadtverkehr wahr.  Auf den zweiten Blick fallen auf den Hauptstraßen höchstens die viele Technik und die Antennen an den Ampelmasten auf. Nicht zu erkennen ist jedoch, dass es sich hier um eine in den realen Straßenverkehr eingebettete Forschungsplattform für den Verkehr der Zukunft handelt. Jeder Verkehrsteilnehmer ist ein Teil davon und fährt durch ein großes Labor, die sogenannte Anwendungsplattform Intelligente Mobilität (AIM).

Autonomes Fahren - die Vorteile

Diese Besonderheit ist aus der engen Zusammenarbeit der Stadt Braunschweig mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entstanden. Das DLR forscht in Braunschweig mit etwa 1.200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in den Bereichen Luftfahrt, Verkehr, Raumfahrt und Energie. Das DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik an diesem Standort widmet sich der Forschung in den Bereichen automatisiertes Fahren, bedarfsgerechte Mobilität und Gütertransport auf Straße und Schiene.

Hier wird der Verkehr fit für die Zukunft gemacht: mehr Sicherheit und Effizienz, weniger Lärm und Ressourcenverbrauch sind das Ziel."

Ulrich Markurth, Oberbürgermeister von Braunschweig

Anwendungsplattform Intelligente Mobilität AIM

Schon 2009 hat das  Institut für Verkehrssystemtechnik mit den Arbeiten an AIM begonnen. Unterstützt wurde es hierbei vom Bund, dem Land Niedersachsen und der Stadt Braunschweig. Entlang des gesamten Braunschweiger Innenstadtrings sind 36 Ampelkreuzungen mit neuester Kommunikationstechnik ausgestattet. Zu AIM gehören außerdem zwei mit Sensoren sowie Steuerungs- und Regelungstechnik (sogenannte Aktoren) hochausgestattete Forschungskreuzungen für Verkehrssteuerung und mikroskopische Verkehrsbetrachtungen, mobile Erfassungs- und Kommunikationstechnik, hochgenaue Karten, eine Teststrecke sowie verschiedene Simulatoren und spezielle Laboreinrichtungen. Die Anwendungsplattform verfügt außerdem über umfangreiche computergestützte Hintergrund-Systeme (das sogenannte Backend), Server und Auswertungsalgorithmen, ohne die eine Datenerfassung, -verarbeitung und -auswertung in diesem Maßstab nicht möglich wäre.

Seit 2014 ist AIM für Forschung und Entwicklung im Bereich intelligenter Mobilitätsdienste aktiv. Konkret wird hier erforscht, wie der Verkehrsablauf effizienter gestaltet und langfristig die Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer erhöht werden kann. Die DLR-Wissenschaftler, andere Forschungsorganisationen und Unternehmen können mit AIM neue Technologien für sichere Fahrerassistenz sowie ein modernes und effizientes Verkehrsmanagement entwickeln und erproben. In diesem Kontext wird insbesondere auch an automatisiertem und vernetztem Fahren gearbeitet.

Der Plattformcharakter von AIM spiegelt sich insbesondere in seinen allgemein verwendbaren Bausteinen wider, die in einer Vielzahl von Forschungs- und Entwicklungsprojekten im Bereich der Mobilität benötigt werden. So können beispielsweise verschiedene Simulationsmodelle für empirische Studien integriert genutzt und auch mit Probandenstudien und Untersuchungen auf der Straße kombiniert werden. Kritische Situationen im Verkehrsablauf – an Kreuzungen und Bahnübergängen – können dadurch bereits frühzeitig in der Entwicklung zukünftiger Assistenzsysteme berücksichtigt werden. Besonders infrastrukturseitig hat sich AIM als flexible Erprobungsplattform für neue Fahrzeug- und Mobilitätsfunktionen etabliert.

Regelmäßiger Austausch zwischen Stadt und AIM

Die Umsetzung von Forschungsvorhaben in Kooperation mit Dritten wird ermöglicht, indem neue Sensorik, neue Simulationsmodelle und virtuelle Umgebungen sowie neue Analyse- und Auswerteverfahren herstellerunabhängig in die bestehende AIM-Systemarchitektur integriert werden können. Durch den regelmäßigen und engen Austausch zwischen dem DLR und der Stadt können die mit AIM gewonnenen Erkenntnisse gemeinsam diskutiert und hinsichtlich der möglichen Umsetzung neuer Konzepte zur Optimierung des Verkehrsgeschehens und deren Einfluss auf die Stadtplanung bewertet werden. Langfristig wächst AIM mit seinen Projekten mit und wird so Schritt für Schritt bedarfsgerecht erweitert.

AIM in der Praxis

Eine besondere Bedeutung für AIM hat die sogenannte Forschungskreuzung in Braunschweig mit einem Verkehrsaufkommen von rund 30.000 Fahrzeugen täglich. Wie an den meisten vielbefahrenen, komplexen innerstädtischen Kreuzungen kommt es auch hier immer wieder zu kritischen Situationen. Die Wissenschaftler wollen das Verhalten aller Verkehrsteilnehmer besser verstehen und schauen sich dort anhand der anonymisierten Daten detailliert an, wie es zu Unfällen und sogenannten Beinahe-Unfällen kommt.

Besonders im Blick haben sie dabei zum Beispiel Rechtsabbieger – ihre Wege kreuzen sich mit denen von Fußgängern und Radfahrern, die manchmal im toten Winkel verschwinden. Ziel ist es, derartige Unfälle zukünftig zu vermeiden. So wurde im Forschungsprojekt XCYCLE  untersucht, wie Unfallsituationen zwischen rechtsabbiegenden Schwerlast-LKWs und Radfahrern vermieden werden können. Hierbei sind Vorschläge erarbeitet worden, die sich auf eine infrastrukturseitige Verkehrserfassung durch Kameratechnik, zusätzliche Signalisierung und direkte Kommunikation zwischen Infrastruktur und Fahrzeug beziehungsweise Fahrer stützen.

Kameras erfassen Verkehr anonymisiert

Durch die an der Forschungskreuzung installierte Kameratechnik wurde der Verkehr anonymisiert erfasst. Algorithmen berechneten automatisch, wie schnell sich Fahrradfahrer und Autofahrer nähern und wann sich ihre Wege kreuzen, so dass ein Konflikt vorhergesagt und eine Warnmeldung ausgelöst werden konnte. Diese Lösungen wurden dann auch praktisch erprobt.

Nicht nur die Sicherheit von Fahrradfahrern als gefährdete Verkehrsteilnehmer liegt den Wissenschaftlern am Herzen. Hier in Braunschweig werden auch Lösungen entwickelt, wie Sicherheits- und Rettungskräfte sicherer und schneller an ihr Ziel gelangen. Denn in urbanen Gebieten verhindern dichter Verkehr und Baustellen oft ein zügiges Durchkommen von Sicherheits- und Rettungskräften. Zudem stellt bei roten Ampeln der Querverkehr an Kreuzungen eine zusätzliche Gefahrenquelle dar und die Bildung einer Rettungsgasse gestaltet sich bei stehendem Verkehr äußerst schwierig und langsam. Genau hier setzt das Projekt „Optimierte Routenführung für Sondereinsatzkräfte unter Zuhilfenahme von Verkehrsvorhersagen, kooperativer Infrastruktur und Verkehrssteuerung“ –  kurz SIRENE, an.

Darin wurde einerseits ein für Einsatzfahrzeuge optimiertes Navigationssystem entwickelt, das auch kurzfristige Verkehrsänderungen in die Routenplanung mit einbezieht. Neben dem sogenannten optimierten Routing entwickelte das Projektteam auch Lösungen zur Bevorrechtigung von Einsatzfahrzeugen entlang Grüner Wellen. Für SIRENE bietet AIM die perfekte Plattform, um die Technologien und Softwarearchitekturen im Stadtverkehr zu testen und weiterzuentwickeln. Zusammen mit den städtischen Kolleginnen und Kollegen passen die Wissenschaftler des DLR-Instituts für Verkehrssystemtechnik die Lichtsignalanlagen zur Bevorrechtigung der Einsatzkräfte so an, dass diese die Kreuzungen entlang der Route schnell und sicher bei Grün überqueren können.

Virtuelle Haltestellen

Ein wesentliches Merkmal neuer, flexibler, bedarfsorientierter Mobilitätsangebote (allgemein oft als autonomes Shuttle bezeichnet) sind virtuelle Haltestellen. Im vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur geförderten Projekt ViVrE wird in Braunschweig erarbeitet, wo diese Haltestellen automatisch bedarfsorientiert erstellt werden können, um sowohl die Anforderungen der Kommunen, des Mobilitätsanbieters und des Fahrgastes auszubalancieren.

Plattform für Smart-City-Dienste

In dem vom DLR geleiteten Verbundforschungsprojekt 5G-Reallabor in der Mobilitätsregion Braunschweig-Wolfsburg ist AIM  ein wichtiger Anker für die Umsetzung von praxisnahen Anwendungsfällen im Bereich Rettungsmobilität auf der Straße und in der Luft. Ebenso erfolgt im 5G-Reallabor eine Öffnung von AIM zu weiteren Smart City-Handlungsfeldern wie beispielsweise eHealth oder den Aufbau eines digitalen Zwillings des Projektgebietes mit Fokus auf der Mobilfunkabdeckung. Mit Blick auf Mobilitätsangebote, deren Basis automatisierte und vernetzte Funktionen sind, entwickelt sich AIM durch diese Projekte laufend weiter zu einer Entwicklungs- und Forschungsplattform für umfassende Smart City-Dienste.

Weitere Projekte haben sich mit der Entwicklung automatisierter Fahrfunktionen und deren Erprobung im urbanen Raum (Projektname: @CITY oder mit dem intelligenten, integrierten Fahren und Laden von Elektrobussen (Projektname MENDEL befasst. Besonderes Anliegen der Stadt und des DLRs ist, dass die Forschung das ganze Verkehrssystem und das Zusammenwirken aller Verkehrsarten betrachtet – von Fußgängerinnen und Fußgängern über das Fahrrad, den Bus bis zum Privat-Pkw.

Weiterentwicklung zum Testfeld Niedersachsen

Inzwischen ist AIM auch als urbanes Basismodul Bestandteil des überregionalen Großprojekts Testfeld Niedersachsen. Für diese Forschungsplattform für automatisierte und vernetzte Mobilität mit einer Strecke von 280 Kilometern auf Autobahnen, Bundes- und Landstraßen bildet die Erfahrung mit der AIM-Infrastruktur die Grundlage.

Verkehr A 39 aufgezeichnet
Auf der A39 wird der Verkehr auch nachts aufgezeichnet. ©DLR/Timm Bourry

Erweitert werden diese Aktivitäten durch das 5-G-Reallabor in der Mobilitätsregion Braunschweig-Wolfsburg. Damit bietet sich jetzt eine mindestens europa-, wenn nicht sogar weltweit einzigartige Werkzeugkette von virtuellen Umgebungen für simulationsbasiertes Entwickeln und Testen, von „mixed reality“ auf Prüfgeländen und im halböffentlichen Raum sowie vielfältigen Möglichkeiten zu Erprobungen im öffentlichen Raum, um das automatisierte und vernetzte Fahren der Zukunft zu entwickeln und zu testen. Braunschweig ist damit ein zentraler Ort, an dem Mobilität und Stadtplanung neu gedacht und innovativ weiterentwickelt wird. Dies nicht nur zum Wohle der Wissenschaft und des Wirtschaftsstandortes Niedersachsen, sondern auch für die Bürger, an deren Bedürfnissen sich die Weiterentwicklung des Verkehrs orientieren muss.

Durch die offene Architektur von AIM freue ich mich, mit einer herzlichen Einladung an alle interessierten Kommunen, Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Behörden abschließen zu können: Nehmen Sie Kontakt zu uns oder dem DLR auf, schildern Sie Ihr Forschungs- oder Erprobungsvorhaben und arbeiten Sie mit uns in Braunschweig an einer gemeinsamen Umsetzung Ihres Plans – für die Zukunft der Mobilität.