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InnoTram: Die Forschungsbahn in Darmstadt

Als Verkehrsanbieterin in der Region Darmstadt-Dieburg möchte HEAG mobilo einen umweltfreundlichen und zukunftsgerichteten ÖPNV gewährleisten. Deshalb bauen wir stufenweise unser Fahrplanangebot aus. Dies bedeutet für uns als Verkehrsunternehmen aber auch, dass wir mehr Fahrzeuge und mehr Fahrpersonal benötigen.

Um uns vor diesem Hintergrund für die Zukunft gut aufzustellen, treiben wir Innovationen in unserem Unternehmen voran. Bereits heute forschen wir im Bereich der Automatisierung von Straßenbahnen. Die langfristige Idee: Durch Automatisierungen die Abläufe auf dem Betriebshof verbessern – und vor allem das Fahrpersonal durch automatisierte Fahrsysteme und Assistenzsysteme entlasten.

Wie können nun Assistenzsysteme und automatisierte Fahrsysteme unsere Straßenbahn-Fahrer*innen in ihrem Alltag unterstützen? Dieser Frage ging die Machbarkeitsstudie zur Automatisierung und zu Assistenzsystemen der Straßenbahnen – kurz MAAS – nach. Fünf Jahre forschte das Projektteam aus HEAG, HEAG mobilo, TU Darmstadt, Deutsche Telekom AG sowie der Wissenschaftsstadt Darmstadt daran, welche Möglichkeiten bei der Automatisierung von Straßenbahnen bestehen und für mehr Sicherheit im ÖPNV sorgen können.

In diesem Zusammenhang wurden außerdem zwei weitere Aspekte untersucht:
Zum einen wurde die Teleoperation – also die Fernsteuerung von Bahnen – mittels des Mobilfunkstandards 5G zur Datenübertragung analysiert. Eine Fernsteuerung von Trams kann als Ergänzung zur möglichen Automatisierung sinnvoll sein. Beispielsweise könnten geschulte Fahrer*innen automatisierte Bahnen aus der Ferne steuern, wenn das System einen Fehler meldet. Hierfür wurden eine prototypische Straßenbahn und ein Teleoperatorsystem entworfen.
Zum anderen wurde erforscht, wie intelligente Assistenzsysteme im Verkehrsgeschehen das Fahrpersonal bei einer energieeffizienten Fahrweise unterstützen oder die Fahrsicherheit, ausgeführt als Kollisionswarner bzw. Notbremsassistent, aktiv erhöhen.

Die Ergebnisse:
Die Machbarkeitsstudie ist in diesem Jahr erfolgreich abgeschlossen worden. Und weiterhin ist klar: eine Vollautomatisierung – also echtes automatisiertes Fahren, bei dem kein*e Sicherheitsfahrer*in anwesend sein muss – wird noch mehrere Jahre dauern.
Mit den Forschungen wurde ein wichtiger Grundstein für weitere Schritte zur Automatisierung gelegt. Dazu zählen beispielsweise:

  • Identifikation der Herausforderungen: Die Forschung konnte im Rahmen der Machbarkeitsstudie viele Herausforderungen identifizieren, die für die Automatisierung noch geklärt werden müssen.
  • Einsatz von digitalen Karten: Durch die Aufschlüsslung der Herausforderungen kann in der Industrie nun konkret nach Lösungen gesucht werden; beispielsweise bei der Nutzung von digitalen Karten. Während bei der Automatisierung von Pkw digitale Karten eine wichtige Basis sind, sind diese für Straßenbahnen nochmals deutlich wertvoller. Sie unterstützen die Fahrautomatisierung beispielsweise durch hinterlegte Streckengeschwindigkeiten oder Verkehrsschilder. Einmal hinterlegt, ist der Aufwand für die Erstellung solcher Karten besonders lohnen, da das genutzte Einsatzgebiet begrenzt und Infrastrukturveränderungen im Vorfeld bekannt sind.
  • Verarbeitung von Sensordaten: Auch muss sich die Sensorik bzw. die Verarbeitung der Sensordaten im System verbessern. Im Straßenbahnbereich gibt es durch die Nähe von Fahrgästen oder Gegenständen zum Fahrzeug andere Anforderungen, die viel genauer erfasst werden müssen. Gerade da eine Straßenbahn den Sicherheitsabstand nicht ausgleichen kann, muss die Umfeldwahrnehmung für Trams detaillierter entwickelt werden.

Machbarkeit von Teleoperation erfolgreich getestet
Da eine Fernsteuerung von Trams als Ergänzung zur möglichen Automatisierung sinnvoll sein kann, wurde die Teleoperation in einem Teilprojekt detailliert untersucht – und zur Realisierung gebracht. Im Jahr 2022 erreichte das Forschungsprojekt mit der Umsetzung des ferngesteuerten Fahrens einen wichtigen Meilenstein. Erstmalig wurde eine Bahn auf dem Betriebsgelände von HEAG mobilo von einem Operator-Platz, der an der TU Darmstadt aufgebaut ist, ferngesteuert.

Einsatzmöglichkeiten von teleoperierten Fahrten
Da die Forschung zu dem Ergebnis kommt, dass teleoperierte Fahrten realisierbar sind, wollen TU Darmstadt und HEAG mobilo auch nach Abschluss der Machbarkeitsstudie weiter an den Einsatzmöglichkeiten für teleoperierte Fahrten forschen. Hier bieten sich beispielsweise Versuchsaufgaben, wie Rangieren oder Abstellen von Fahrzeugen auf dem Betriebshof, an. Der Vorteil von Teleoperation ist, dass von einem Fahrzeug schnell auf das andere Fahrzeug „umgestiegen“ werden kann. So kann das Fahrpersonal und das potentielle Assistenzsystem unterstützt werden. Die Hilfe von Menschen wird nach wie vor erforderlich sein.

Zukunftsmusik: aus MAAS wird InnoTram
Um die Forschung noch schneller voranzutreiben, fließen identifizierte Möglichkeiten und potenzielle Lösungen bereits heute in Assistenzsysteme mit ein.
So werden die Ergebnisse aus der Forschung bereits heute für unsere neue Straßenbahngeneration – ST15 – berücksichtigt und in die Bahnen eingebaut. Da wir auch in Zukunft die Forschungsergebnisse in Entwicklung und Produktion berücksichtigen möchten, werden wir auch künftig den Einsatz von intelligenten Assistenzsystemen in der Bahn untersuchen.

Der nächste Projektschritt und weitere Zusammenarbeit wird auch durch den Außenauftritt und den neuen Namen der Bahn präsentiert: Das Fahrzeug fährt nicht mehr als MAAS-Bahn, sondern als InnoTram durch Darmstadt. Damit unsere Fahrgäste im Verkehr stets wissen, dass es sich um die Forschungsbahn handelt, ist die Bahn auffällig bunt beklebt. Sie verkörpert in ihrer neuen Gestaltung deutlich den Forschungs- und Technikbezug: neue, digitale Verbindungen, die geschaffen werden. Für mehr Sicherheit im ÖPNV.

 

 

InnoTram

InnoTram - die Forschungsbahn in Darmstadt

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