automatisch fahrerlos fahrendes
Absicherungsfahrzeug
für Arbeitsstellen auf Bundesautobahnen

Funktionale Anforderungen

Sicherheit

Die Sicherheit des Versuchsbetriebs mit Sicherheitsfahrer und ohne jegliche externe Überwachung stehen bei der Entwicklung des automatisch fahrerlos fahrenden Absperrfahrzeugs im Vordergrund. Eine der großen Herausforderungen stellt dabei die Entwicklung eines geeigneten Sicherheitskonzepts dar.  Der Entwicklungsprozess orientiert sich möglichst nah an einer Serienentwicklung gemäß der im Automobilbereich geltenden Norm ISO 26262. Parallel dazu wird im Projekt die Anwendbarkeit der Norm auf automatisierte Fahrzeuge untersucht.

Zunächst wird daher eine Item Definition für das fahrerlos automatisiert fahrende Absperrfahrzeug erstellt und einer Abstimmung im Projektkonsortium unterzogen. Darauf basierend werden die relevanten Gefährdungen, die durch den fahrerlosen Betrieb entstehen könnten, abgeleitet und nach ihrer Kritikalität eingestuft. Diese dienen als Ausgangspunkt für das funktionale Sicherheitskonzept. Die beiden am kritischsten bewerteten Gefährdungen betreffen den manuellen Betrieb und den Folgebetrieb auf dem Seitenstreifen. Im manuellen Betrieb werden Geschwindigkeiten bis zu 80 km/h gefahren. Daher müssen Eingriffe des elektronischen Fahrzeugführungssystems vermieden werden. Beim Folgebetrieb auf dem Seitenstreifen können Gefährdungen entstehen, wenn das Absperrfahrzeug den Seitenstreifen in Richtung des rechten Fahrstreifens verlässt. Dieser Fall stellt technologisch die größte Herausforderung dar.

Das Vorgehen im Projekt zur Erstellung der Item Definition, der Gefährdungsanalyse und Risikobewertung und des funktionalen Sicherheitskonzepts soll nach erfolgreicher Erstellung dieser generalisiert werden, sodass dieses auch für zukünftige Fahrfunktionen genutzt werden kann.

Neben dem Sicherheitskonzept steht auch der Testprozess im Zeichen des sicheren Betriebs mit und ohne Sicherheitsfahrer. Hier muss nachgewiesen werden, dass das Absperrfahrzeug mit allen seinen Komponenten die geforderten Sicherheitsziele erfüllt und somit abschließend durch eine externe Begutachtung für den Straßenverkehr freigegeben werden kann. In diesem Kontext ist die besondere Herausforderung das Zusammenbringen von unterschiedlichen Testkonzepten der Komponentenverantwortlichen und die Strukturierung eines Testprozesses, der zu einer Freigabe im öffentlichen Straßenverkehr führt.

Umfeld

Das automatisch fahrerlos fahrende Absperrfahrzeug (AFA) soll bei mobilen Arbeitsstellen kürzerer Dauer auf dem Seitenstreifen an Autobahnen zum Einsatz kommen. Hier sind die Unfallgefahr und insbesondere auch die Unfallschwere durch auffahrende Lkw besonders hoch.

Wesentliche Leistungen, die in beweglichen Arbeitsstellen auf dem Seitenstreifen erbracht werden, sind Mäharbeiten, Kehrarbeiten und die Reinigung der Leitpfosten; auf sie entfallen ein Großteil aller Arbeitsstunden auf dem Seitenstreifen. Durch den Einsatz des AFA kann die Sicherheit für das Betriebsdienstpersonal bei diesen Arbeiten erheblich gesteigert werden, da bei einem Unfall kein Mitarbeiter im Absicherungsfahrzeug sitzt.

Um gemeinsam mit dem Pilotanwender Hessen Mobil die funktionalen Anforderungen für den autonomen Einsatz des AFA in Einsatzszenarien definieren zu können, wird im Projekt aFAS durch die Hochschule Karlsruhe das Einsatzumfeld des AFA umfassend analysiert. Hierzu zählen

  • Auswertungen von Straßendatenbanken zur Verfügbarkeit eines ausreichend breiten Standstreifens sowie auftretender Unterbrechungen
  • Analysen des Zustandes der Seitenstreifenmarkierung aus Videobefahrungen
  • Auswertungen von Betriebsdienstdaten zum Umfang der relevanten Tätigkeiten sowie zum Einsatz mobiler Arbeitsstellen auf Autobahnen
  • Analysen von Witterung, Fahrbahnzustand und Lichtverhältnissen während des Einsatzes mobiler Arbeitsstellen aus den Daten von Straßenwetterstationen
  • Erhebungen zu Hindernissen auf dem Seitenstreifen durch Mitarbeiter ausgewählter Meistereien
  • Dokumentation von Arbeitsabläufen bei regulären Einsätzen

Schwerpunkt der Untersuchungen sind ausgewählte Autobahnabschnitte in Hessen. Ergänzend werden Daten und Informationen aus zwei weiteren Bundesländern einbezogen, um repräsentative Aussagen für das gesamte Bundesgebiet zu ermöglichen.

Aufbauend auf diesen Untersuchungen werden durch die Hochschule Karlsruhe und Hessen Mobil für die Umsetzungsplanung praxisorientierte Einsatzszenarien, die bei der Entwicklung des AFA berücksichtigt werden, sowie Anforderungen an die Einsatzstrecken und Testszenarien während der Pilotphase definiert.

 

 

Funktionale Anforderungen

Sicherheit

Die Sicherheit des Versuchsbetriebs mit Sicherheitsfahrer und ohne jegliche externe Überwachung stehen bei der Entwicklung des automatisch fahrerlos fahrenden Absperrfahrzeugs im Vordergrund. Eine der großen Herausforderungen stellt dabei die Entwicklung eines geeigneten Sicherheitskonzepts dar.  Der Entwicklungsprozess orientiert sich möglichst nah an einer Serienentwicklung gemäß der im Automobilbereich geltenden Norm ISO 26262. Parallel dazu wird im Projekt die Anwendbarkeit der Norm auf automatisierte Fahrzeuge untersucht.

Zunächst wird daher eine Item Definition für das fahrerlos automatisiert fahrende Absperrfahrzeug erstellt und einer Abstimmung im Projektkonsortium unterzogen. Darauf basierend werden die relevanten Gefährdungen, die durch den fahrerlosen Betrieb entstehen könnten, abgeleitet und nach ihrer Kritikalität eingestuft. Diese dienen als Ausgangspunkt für das funktionale Sicherheitskonzept. Die beiden am kritischsten bewerteten Gefährdungen betreffen den manuellen Betrieb und den Folgebetrieb auf dem Seitenstreifen. Im manuellen Betrieb werden Geschwindigkeiten bis zu 80 km/h gefahren. Daher müssen Eingriffe des elektronischen Fahrzeugführungssystems vermieden werden. Beim Folgebetrieb auf dem Seitenstreifen können Gefährdungen entstehen, wenn das Absperrfahrzeug den Seitenstreifen in Richtung des rechten Fahrstreifens verlässt. Dieser Fall stellt technologisch die größte Herausforderung dar.

Das Vorgehen im Projekt zur Erstellung der Item Definition, der Gefährdungsanalyse und Risikobewertung und des funktionalen Sicherheitskonzepts soll nach erfolgreicher Erstellung dieser generalisiert werden, sodass dieses auch für zukünftige Fahrfunktionen genutzt werden kann.

Neben dem Sicherheitskonzept steht auch der Testprozess im Zeichen des sicheren Betriebs mit und ohne Sicherheitsfahrer. Hier muss nachgewiesen werden, dass das Absperrfahrzeug mit allen seinen Komponenten die geforderten Sicherheitsziele erfüllt und somit abschließend durch eine externe Begutachtung für den Straßenverkehr freigegeben werden kann. In diesem Kontext ist die besondere Herausforderung das Zusammenbringen von unterschiedlichen Testkonzepten der Komponentenverantwortlichen und die Strukturierung eines Testprozesses, der zu einer Freigabe im öffentlichen Straßenverkehr führt.

Umfeld

Das automatisch fahrerlos fahrende Absperrfahrzeug (AFA) soll bei mobilen Arbeitsstellen kürzerer Dauer auf dem Seitenstreifen an Autobahnen zum Einsatz kommen. Hier sind die Unfallgefahr und insbesondere auch die Unfallschwere durch auffahrende Lkw besonders hoch.

Wesentliche Leistungen, die in beweglichen Arbeitsstellen auf dem Seitenstreifen erbracht werden, sind Mäharbeiten, Kehrarbeiten und die Reinigung der Leitpfosten; auf sie entfallen ein Großteil aller Arbeitsstunden auf dem Seitenstreifen. Durch den Einsatz des AFA kann die Sicherheit für das Betriebsdienstpersonal bei diesen Arbeiten erheblich gesteigert werden, da bei einem Unfall kein Mitarbeiter im Absicherungsfahrzeug sitzt.

Um gemeinsam mit dem Pilotanwender Hessen Mobil die funktionalen Anforderungen für den autonomen Einsatz des AFA in Einsatzszenarien definieren zu können, wird im Projekt aFAS durch die Hochschule Karlsruhe das Einsatzumfeld des AFA umfassend analysiert. Hierzu zählen

  • Auswertungen von Straßendatenbanken zur Verfügbarkeit eines ausreichend breiten Standstreifens sowie auftretender Unterbrechungen
  • Analysen des Zustandes der Seitenstreifenmarkierung aus Videobefahrungen
  • Auswertungen von Betriebsdienstdaten zum Umfang der relevanten Tätigkeiten sowie zum Einsatz mobiler Arbeitsstellen auf Autobahnen
  • Analysen von Witterung, Fahrbahnzustand und Lichtverhältnissen während des Einsatzes mobiler Arbeitsstellen aus den Daten von Straßenwetterstationen
  • Erhebungen zu Hindernissen auf dem Seitenstreifen durch Mitarbeiter ausgewählter Meistereien
  • Dokumentation von Arbeitsabläufen bei regulären Einsätzen

Schwerpunkt der Untersuchungen sind ausgewählte Autobahnabschnitte in Hessen. Ergänzend werden Daten und Informationen aus zwei weiteren Bundesländern einbezogen, um repräsentative Aussagen für das gesamte Bundesgebiet zu ermöglichen.

Aufbauend auf diesen Untersuchungen werden durch die Hochschule Karlsruhe und Hessen Mobil für die Umsetzungsplanung praxisorientierte Einsatzszenarien, die bei der Entwicklung des AFA berücksichtigt werden, sowie Anforderungen an die Einsatzstrecken und Testszenarien während der Pilotphase definiert.