Ergebnispräsentation des Leitprojekts Digibus Austria
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Österreichisches Leitprojekt für automatisiertes
Fahren im öffentlichen Personennahverkehr.
Ergebnispräsentation
des
Leitprojekts
Digibus® Austria
25.03.2021, 10 – 12 Uhr, Zoom-Meeting
Koordinator Partner
Assoziierte Partner Fördergeber
© wildbild/Salzburg Research/EasyMile
36 Monate Forschung mit dem Digibus®
25.03.2021
2
Digibus® Austria Vorgehensmodell für den
Betrieb von automatisierten Shuttles
25.03.2021
3
Phase I: Start
• Welche Schritte sind in der
Startphase erforderlich, um
eine realistische Planung für
den Betrieb eines
automatisierten Shuttles
durchzuführen?
25.03.2021
4
Phase I: Machbarkeitsprüfung für Strecken
Dauer ca. 3 Stunden
K.O.-Kriterien Hohes Risiko POIs
Geschw. > 50km/h Geschw. > 30km/h Schule
Eisenbahnkreuzung Unfallhäufungsstelle Kindergarten
Steigung > 14% Parkende Fahrzeuge Altersheim
Unzureichende Hohes Einkaufszentrum
Kommunikation/ Verkehrsaufkommen
Lokalisierung
25.03.2021
5
Phase II: Vorbereitung / Risikobewertung
• Wie lässt sich das Risiko einer
Fahrtstrecke systematisch
bewerten bzw. wie kann
virtuelle Risikoanalyse zum
sicheren Deployment eines
automatisierten Shuttles
beitragen?
25.03.2021
6
Phase II: Risikobewertung - Methodik
25.03.2021
7
Phase II: Risikobewertung - Methodik
• Streckenbereiche
(ohne Längenbegrenzung)
• Kreuzungsbereiche
+-50m
• Ungeregelte Querungsbereiche
+-25m
• Haltestellenbereiche
+-50m
25.03.2021
8
Phase II: Risikobewertung - Methodik
25.03.2021
9
Phase II: Risikobewertung – Mobiles Tool
25.03.2021
10Phase II: Ergebnis der Risikobewertung
25.03.2021
11Phase II: Virtuelle Risikoanalyse
25.03.2021
12Phase II: Virtuelle Risikoanalyse - Evaluierung von Fahrszenarien
Risk Assessment Deployment
Simulation
Kollisions-
Framework – classic approach
vermeidung
Road
Fahrfunktions- Sensors
Driving Vehicle Network
(.xodr-File)
Surroundings
Function Dynamics
entwicklung
Dynamic Environment
Static Environment (e.g., pedestrians,
traffic)
Virtual
Environment
Virtuelle Umgebung
Scenario
Scenario modelling Trajektorien-
optimierung
Environment tool development
25.03.2021
13Simulation Framework – classic approach
Phase II: Virtuelle Risikoanalyse - Evaluierung von Fahrszenarien
Risk Assessment Deployment
Road
Driving Vehicle Network Surroundings
Sensors (.xodr-File)
Function Dynamics
Pfad- Dynamic Environment
planung Static Environment (e.g., pedestrians,
traffic)
Virtual VRU Erkennung
Environment
Scenario modelling
Scenario
Integration von Sensormodellen
25.03.2021
14Phase II: Virtuelle Risikoanalyse - Ergebnisse
Time to clear junction: 15.82 s
Time to clear junction: 9.81 s
Tieber et al. (2020): A best practice for the lean Weissensteiner et al. (2020): Virtual risk assessment for the
development of automated driving function concepts deployment of autonomous shuttles, Virtual ITS European
to reduce integration risks, ITSC 2020 Congress 2020
25.03.2021
15Phase II: Virtuelle Risikoanalyse - Ergebnisse
Tieber et al. (2020): A best practice for the lean
development of automated driving function
concepts to reduce integration risks, ITSC 2020
Time to clear
Time to clear junction: 15.82 s
junction: 9.81 s Weissensteiner et al. (2021): „Risk minimisation for autonomous shuttles in
Weissensteiner et al. (2020): Virtual risk assessment suburban environments based on virtual validation“ (ITS World Congress 2021,
for the deployment of autonomous shuttles, Virtual
ITS European Congress 2020 Hamburg, Submitted)
25.03.2021
16Phase III: Einrichtung / Virtuelle Fahrumgebung
• Wie kann die virtuelle
Fahrumgebung beim Betrieb
eines automatisierten Shuttles
unterstützen?
25.03.2021
17Phase III: Erstellung der HD-Karte
• Vorgehensmodell zur Erstellung der HD-Karte
25.03.2021
18Phase III: Datenerfassung der Fahrumgebung
Positionierung – 2x Laserscanner
Stereo-Kamerasystem
• Erfassung der Testgebiete Applanix POS LV420 Velodyne VLP-16
Koppl und Teesdorf
Laserscanner
Fraunhofer PPS+
• Laserscanning und Video
• Postprozessierung Trajektorie
• Eposa-Korrekturdaten
• Berechnung Punktwolken
• Boresight-Alignment
• Kalibrierplatz
25.03.2021
19Phase III: Objektextraktion und Export
• Extraktion mit TopoDOT
• Bodenmarkierungen
• Verkehrszeichen
• Ampelmasten
• Straßenlaternen, Leitpflöcke
• Fahrbahnrand (Gehsteig, Bankett)
• Haltestellen
• Export als XML / CSV (Geometrie) als Input für
OpenDrive-Generierung inkl. Objektbedeutung
25.03.2021
20Phase III: Validierung der Genauigkeit
Koppl
25.03.2021
21Phase III: Resümee Datenerfassung
• Erfassung in kurzer Zeit möglich, keine besonderen Vorkehrungen
(Straßensperre etc.)
• Extraktion Automatisierung unterschiedlich weit fortgeschritten und stark von
der Qualität der Infrastruktur abhängig
• Automatisierung für „röhrenförmige Objekte“ (Straßenlaternen, Verkehrszeichensteher)
sehr hoch
• Bodenmarkierungen – stark von Ausführung und Qualität abhängig
• Fahrbahnrand – Bankett – Grenze oft nicht eindeutig
• Validierung muss gut geplant sein - Anforderungen HD Map „10 cm
Genauigkeit“ eingehalten
• Ausblick
• Semantische Klassifizierung als Vorstufe der Extraktion
• Zukünftig Datengrundlage bereits (teilweise) vorhanden?
25.03.2021
22Phase III: Erstellen der HD-Karte + Fahrspur
HD Karten-Formate:
Extrahierte Statische Verkehrsregeln https://www.asam.
Features Informationen modellieren OpenDRIVE® net/standards/detail
/opendrive/
HD Geometrien modellieren Geschwindigkeits-
Opendrive
2 anelet
(Abgrenzungen, Straßenabschnitte, limit, Fahrverbote,
Fahrbahn- Kreuzungen Vorrangsregeln
markierungen, Mit MODAL-X von Forschungszentrum
Objekte, …) PRISMA solutions Information
Lanelet2 in Karlsruhe
30 STOP
https://www.fzi.de/
graphium
lanelet2
https://github.com/
Graphium graphium-project
25.03.2021
23
Hintergrund Luftbild: © basemap.atPhase III: Einsatzgebiete für die HD-Karte
Site Assessment Report Generierung der Fahrspur für Optimierung der Fahrlinie
Phase II: Vorbereitung
während Planung (Phase 2) autonome Fahrzeuge durch Simulation
(Echtzeit)-Referenzierung der Analyse der Positionierungs-
Phase V: Evaluierung
Fahrdaten (Map Matching) zuverlässigkeit
25.03.2021
24Phase III: Analyse der Positionszuverlässigkeit
Abweichung von Fahrlinie Beispielfahrt
(Fahrten im Dez. 2020) Alle Fahrten
Median p99 p99,9
Gerät
[cm] [cm] [cm]
EZ10-Gen3 1,3 7,8 36,2
Leica GG04plus 8,0 35,7 352,5
Xiaomi Mi9 122,9 369,4 587,4
C-ITS OBU 72,6 280,8 395,1
25.03.2021
25Phase III: Digitale Infrastruktur / V2X / C-ITS
Generelle Gefahrenhinweise: ITS-G5 DENM Ampelsignalphasen: ITS-G5 SPaT/MAP
Positionsgenauigkeitsverbesserung: ITS-G5 RTCMEM Fahrzeug Monitoring: ITS-G5 CAM
25.03.2021
26Phase III: Einrichtung V2X-Kommunikation / C-ITS
Errichtung 5x RSU in Koppl Errichtung 1x RSU & Ampelsteuerung in Teesdorf Ausstattung des Shuttles mit OBU
RSU
Umkehrplatz
2x GPS Antennen ITS-G5 Antenne
Gemeinde OBU
Ext. GPS Modul
Zentralseitige Anbindung
Mobilfunk
V2X RSU C-ITS-Zentrale
25.03.2021
27Phase III: Integration ins Mobilitätssystem
• Wie kann ein automatisiertes
Shuttle in ein regionales
Mobilitätssystem eingebunden
werden?
25.03.2021
28Phase III: Einbindung in Mobilitätssysteme
• Entwicklung eines Modell zur Betriebskonzept + +
Digibus
1 Nutzungsmodell
Var. 1.0, BOKU
+
Anforderungen an
+
Leitzentrale
Begleitpersonal
+
2 Ausschnitt Akzeptanzmodell
Ermittlung von Digibus®
+ + Automatisier
Wartungshäufigkeit + Benötigte Fahrer - ungsgrad
Nachfrage und Wirtschaftlichkeit
Anschaffungskosten Benötigtes -
Digibus
Komplexität
Personal
Betriebskonzept
Bedienqualität Wartungskosten
Personalkosten
+
Model
•1 Qualitativ: Causal-Loop Diagramm
Energiekosten
+ + +
+
+ -
Betriebskosten Finanzierungs
Differenz gewünschte zu +
Digibusse + bedarf
+
tätsächlicher
•2 Quantitativ: Systemdynamisch Fahrgastpotential Fahrgastpotential
Maximale Fahrgäste
pro Digibus
-
Bedienhäufigkeit
-
-
+
Preis Ticket je
Fahrt
+
Auf Fahrgäste
umgelegte Kosten
+
-
Subventionen
+
Preis touristische
Zeitkarte
Potential
Digibus Active Users Lost Users
-
+
+ Durschnittliche
+
Maximale Länge
Fahrtroute
Notwendigkeit
spezieller Infrastruktur
Adopters Adoption Stop Using
Anzahl Fahrtroutenlänge +
Digibusse Preis Zeitkarte
Fahrgäste Digibus R
• Szenariensimulationen 3
Digibus Gesamt + +
Wahrscheinlickeit, - -
-
dass Buss voll ist +
Bedienhäufigkeit
+ Flexibilität der
Fahrtroute
User D
Einwohner (nach
Gruppen und Region) + Potentielle regelmäßige
Fahrgäste (nach Gruppen
+ + Wegerate
Ortskern +
+
-
R
und Region) -
+ wahrgenommene Kosten
• Basisszenario zur Abbildung des Probe-
+ Wegerate regelmäßige Fahrgäste je -
Wahrgenommene - reale
Wegerate überregional Fahrt Anteil Besitzer einer
Kosten Touristen maximale (oder Durchschnittsgeschwindigkeit
Touristen +
Potentielle
Tourismus
+ +
Zeitkarte
+ durchschnittliche?)
Wartezeit für Digibus
Digibus Adoption from Adoption from
touristische Fahrgäste
touristische
+
regelmäßige
+ Länge des Intervalls am
Wegezeit zum
Einstiegspunkt + - Marketing Word of Mouth Users with Negative
Realbetriebs
+ + Fahrzeit zu Umsteigeknoten zu Öff. +
Tagesgäste Fahrgäste Fahrgäste
+
+
+
+
touristischen Zielen - Fernverkehr
- Gesamt-Wegezeit zum
+ Experience with Shuttle
- - - Umsteigpunkt Fahrtzeit Digibus zu
Umsteigpunkt
Attraktivität für
Attraktivität für + Maximum
• Sensitivitätsanalysen
Fahrten zu +
+ touristischen Zielen - überregionale Fahrten -
Existierende ÖV
Nutzung
Bereitschaft,
Digibus-Angebot zu +
-
+ + - Distanz zum
Umsteigeknoten
Addressable Market Imitation
Gesamt-Wegezeit
Marketing von
nutzen (nach Gruppen)
Vorhandenheit Attraktivität
zum Ortskern Coefficient
+ Touristische Begleitung Alternative
• Betriebskonzepte
Digibus +
+ Verkehrsmittel
Fahrtzeit Digibus zu
+
- Ortskern Weight Ease of Technology Reliability of Shut
+
- -
Use Weight Usefulnes
Positive Mundpropaganda Attraktivität für
-
Acceptance Share Service
- Digibus Fahrten zum Ortskern +
Negative Media Verfügbarkeit von Einbindung in integrierte
Coverage
• Identifikation von kritischen
Ansprechpartnern Mobilitätsdienste -
+ +
+ + Distanz zum
- + im Ortskern
+
??? (Sicherheit, Sauberkeit,
Fahrweise, mit/ohne Operator ....) integrierter
Mobilitätsplattformen
Akzeptanz Verkehrsmittelwahl
Akzeptanz .
in ein regionales, intermodales
Mobilitätssystems 3
Positive Effekte bei on-Demand Einsatz durch
eine Verringerung der Wahrscheinlichkeit von
Wartezeiten durch Überfüllung erst bei hohem
Nachfragepotential
Höhere Geschwindigkeiten von Vorteil
29Phase III: Wirkungsanalyse verkehrlicher Aspekte
Simulationsmethode
Verkehrssimulation mittels Modellierung in der „Eclipse SUMO“
suite (Simulation of Urban MObility)
Zielsetzung
• Abschätzung der Einflüsse auf PKW Reisezeiten
Kalibrierung
• Openstreetmap (OSM, 2019), SAGISOnline-System (SAGIS,
2019), Verkehrsregulatorische Vorgaben, Verkehrsdaten
4 Szenarien
• Variation der Digibus® Stationen (Anzahl, Verortung)
• Veränderte Digibus® Linienführungen
Ergebnis
Verkehrsmessungen bestätigen Simulationen
Keine signifikanten Auswirkungen auf den übrigen Verkehr zu erwarten
Leichte Verzögerungen des PKW-Verkehrs entlang Linienführungen falls wenig Überholmöglichkeiten
Schnelleres Busfahrzeug von Vorteil
30Phase III: Integration in die MaaS-App wegfinder
1) Start-Ziel wählen 2) Anzeige Digibus im Routing (Übersicht und Detail- 3) Ticket-
und nach möglichen Ansichten) buchung
Verbindungen suchen ©ÖBB © ÖBB
Erfolgreiche Einbindung des Digibus in ein automatisiertes Mobilitätssystem
Digitale Abdeckung der gesamte Mobilitätskette
Realerprobung in Koppl (Anbindung an überregionale Buslinie,
Operatorenausbildung, Fahrgastbefragung)
31Phase III: Integration Echtzeit-Daten & Auslastungen
Echtzeit-Information Auslastungs- und Positionsanzeige
Integration des Digibus im FluidHub
Übertragung der Echtzeitdaten von Easymile mittels ID-Matching zur ÖBB
Verlinkung auf Website für Auslastungsanzeige
Anzeige der Echtzeitposition, Auslastung und Geschwindigkeit auf FluidGo-Website
32Phase IV: Betrieb / Interaktionskonzepte
• Welche Konzepte eignen sich
zur Kommunikation mit anderen
VerkehrsteilnehmerInnen bzw.
zur Interaktion mit Fahrgästen?
25.03.2021
33Phase IV: Evaluierung Außenkommunikation
Szenariengeneration…. … Konzept, Design, Laborerprobung…
B
A
…Realerprobung
25.03.2021
34Phase IV: Evaluierung Außenkommunikation
Icons
Countdowns LED-Leisten
25.03.2021
35Phase IV: Ergebnisse Außeninteraktion
• Bedarf an zusätzlicher Kommunikation und Information:
• Fußgänger (nicht motorisierter Verkehr):
• Problemfelder Zustieg, Querung mit bestehenden Bildzeichen, Countdowns adressierbar
• Hohes Lösungspotential
• Kfz (motorisierter Verkehr):
• Problemfeld Fahrinitiative mit Beschleunigungsindikatoren (Ampelmetapher+animiert)
adressierbar
• Moderates Lösungspotential
• „Weniger ist mehr“: so weit wie möglich bestehende Signale und Kommunikationsmetaphern verwenden
• Gewöhnungsphase an automatisiertes Fahrverhalten nicht durch Gewöhnungsphase an neue
Signalgebung ersetzen
• Signalinterferenzgefahr mit bestehenden Kommunikationsvorrichtungen
• Regulationsbedarf und systematische Einführung
25.03.2021
36Phase IV: Themen Fahrgastinteraktion
Anforderungen und Themenfelder
Informationen
Kapazitäts- über Fahrziel,
Ticketing
management Haltestellen und
Fahrplan
Störfall/
Haltewunsch
Sicherheit
25.03.2021
37Phase IV: Konzepte Fahrgastinteraktion
Digibus
38Phase IV: Evaluierung Fahrgastinteraktion
25.03.2021
39Phase IV: Ergebnisse Fahrgastinteraktion
• Bedarf an zusätzlicher Kommunikation und Information
• Barrierefreiheit muss auf allen Ebenen mitgedacht werden
• In Not- oder Ausnahmefällen ist menschliche Ansprechperson
bevorzugt, mit direkter Audio und Video Verbindung
• Integration von Shuttle in bestehende Systeme essenziell
• Chatbot für Informationsanfragen
• Kapazitätenmanagement: flexibel vs. planbar
• Erster vollständig fahrerloser Test außerhalb
EasyMile Testgelände durchgeführt
© Salzburg Research/wildbild
25.03.2021
40Phase V: Evaluierung
• Welche Potenziale existieren?
• Welche Erkenntnisse wurden
aus den Realerprobungen
gewonnen?
• Wie sieht ein Blick in die
Zukunft aus?
25.03.2021
41Phase IV: Potenziale automatisierter Shuttles
25.03.2021
42Phase IV: Potenziale automatisierter Shuttles
25.03.2021
43Phase IV: Potenziale automatisierter Shuttles
44Phase IV: Potenziale automatisierter Shuttles
45Phase IV: Gesamtergebnisse der Realerprobungen
2018 - 2021
1.423
2.895
1.423 2.895 1.290
durchgeführte Testfahrten beförderte Fahrgäste gefahrene Kilometer
25.03.2021
46Phase IV: Charakteristika der Teststrecken –
öffentliche Teststrecke
331 Fahrten
467 Fahrgäste
659 km
Koppl, Salzburg
47Phase IV: Charakteristika der Teststrecken –
öffentliche Teststrecke
969 Fahrten
2.2243
Fahrgäste
620 km
Wiener Neustadt, Niederösterreich
48Phase IV: Charakteristika der Teststrecken –
nicht-öffentliche Teststrecke
55 Fahrten
136 Fahrgäste
ÖAMTC Verkehrstechnikzentrum Teesdorf, Niederösterreich
49Phase IV: Charakteristika der Teststrecken –
nicht-öffentliche Teststrecke
68 Fahrten
49 Fahrgäste
10,5 km
Salzburgring, Koppl, Salzburg
50Phase IV: Charakteristika der Teststrecken –
privater Firmenparkplatz
20 Fahrten
29 Fahrgäste
4,6 km
Parkplatz von Commend International Salzburg
51Phase IV: Charakteristika der Teststrecken –
privater Firmenparkplatz
24 Fahrten
13 Fahrgäste
7,7 km
Postbusgarage, Salzburg 52Phase IV: Resümee – Forschungsfelder und -bedarf
Begleit-
forschung
Recht
Ethik
Wirt- Gesellschaft
schaftlichkeit
Vereinheit-
Technische Grundlagen- lichung
Robustheit forschung
Interaktion Verkehrsteilnehmerinnen
Standardi- Öffnung der
sierung Systeme
Risikobewertung
Schnittstellen Einbindung Mobilitätssystem
Fahr-
Standardi- Verläss-
zeug sierung lichkeit
Schnittstellen Digitale Infrastruktur
Technische Keine
Robustheit Anpassungen
Sensorik Physische InfrastrukturPhase IV: Resümee – Forschungsbedarf und Akteure
Fahrzeughersteller GEMEINSAM Öffentliche Verwaltung
Verkehrsunternehmen/verbünde
Begleit- Forschungseinrichtungen
forschung Wirtschaft
Recht
Ethik
Wirt- Gesellschaft
schaftlichkeit
Vereinheit-
Technische Grundlagen- lichung
Robustheit forschung
Interaktion Verkehrsteilnehmerinnen
Standardi- Öffnung der
sierung Systeme
Risikobewertung
Schnittstellen Einbindung Mobilitätssystem
Fahr-
Standardi- Verläss-
zeug sierung lichkeit
Schnittstellen Digitale Infrastruktur
Technische Keine
Robustheit Anpassungen
Sensorik Physische InfrastrukturPhase IV: Resümee – Vision und Status Quo
Salzburg- Vision
ring
4
F&E-Strategie ?
SAE-Level
3
Teesdorf
Postbus Wiener
Commend Neustadt Koppl
2
Komplexität der ODD
Leeres Privatgelände Öffentlicher StraßenverkehrPhase IV: Resümee – Der Weg zur Vision
Pfad der Implementierug
Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 Schritt 4 Vision
z.B. Leeres z.B. Park z.B. Fußgänger- z.B. Straßen- Straßen-
Privatgelände ohne zone mit wenig verkehr mit verkehr ohne
ohne KFZ- KFZ- Einschrän- Einschrän-
4
Verkehr Verkehr Verkehr kungen kungen
SAE-Level
ERTRAC
3
Roadmap
Stand der Forschung & Entwicklung
2 Stand der Technik
Komplexität der ODD
Leeres Privatgelände Öffentlicher StraßenverkehrExpert*innendiskussion
Anna Mayerthaler Michael Nikowitz Martin Russ Benno Nager Benedikt Sperling
Teamkoordinatorin Stabstelle Geschäftsführer AustriaTech Tech. Jurist Geschäftsführer
ÖBB 360 - Mobility&More IVS & digitale Transformation Mission Board GPL Innovationen Intelligente DACH & Osteuropa
Mobilität für die erste/letzte Meile BMK Climate-neutral & Transportsysteme EasyMile
Smart Cities ASTRA Schweiz
in Horizon Europe
25.03.2021
57Österreichisches Leitprojekt für automatisiertes
Fahren im öffentlichen Personennahverkehr.
Kontaktdaten
Dr. Karl Rehrl
Projektleiter
Salzburg Research Forschungsgesellschaft mbH
Jakob Haringer-Straße 5, 5020 Salzburg
E-Mail: karl.rehrl@salzburgresearch.at, Tel.: 0664/1440368
https://www.digibus.at | Twitter: @digibus_at | Facebook: digibus.at
Koordinator Partner
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