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Auto/Motor

Großraum- und Schwertransporte digital unterstützt planen - Forschungsprojekt der TH Köln

Genehmigungsprozesse von Großraum- und Schwertransporten durch
Digitalisierung effizienter zu gestalten und die Durchführung solcher
Transporte zu vereinfachen – dieses Ziel verfolgt das Forschungsprojekt
DiGST der TH Köln. Zusammen mit drei Industriepartnern nimmt das Kölner
Labor für Baumaschinen dabei die Erfassung der Fahrzeugdaten, die
Vermessung der Strecke und die Berechnung der Schleppkurven in den Blick.
Auf diese Weise könnten Genehmigungsanträge künftig digital unterstützt
gestellt werden.

„In der Schwertransportbranche ist die Digitalisierung bislang nur in
Teilen angekommen. So erfolgt in vielen Fällen die Vermessung der
Fahrstrecke noch per Hand und für jeden Transport muss ein umfangreicher
Genehmigungsantrag auf Papier eingereicht werden. Mit DiGST wollen wir die
Grundlagen für ein rein elektronisches Antragsverfahren legen“, erklärt
Lucas Rüggeberg, Projektmitarbeiter am Kölner Labor für Baumaschinen der
TH Köln.

Eine wichtige Grundlage sind die charakteristischen Kenngrößen der
Zugfahrzeuge, Anhänger und Ladungsgüter. Im Zuge des Projektes sollen
daher Schnellmessmethoden zur Ermittlung dieser Größen entwickelt werden.
Eine Smartphone-App soll die Anweisungen für die Durchführung der
Messungen enthalten und die Eingabe und automatische Auswertung der
Messergebnisse ermöglichen. Zudem ist eine zentrale Datenbank geplant, so
dass die Fahrzeuge nicht immer wieder neu ausgemessen werden müssen.

Ebenso grundlegend ist die elektronische Erfassung der Straßengeometrie
sowie der angrenzenden Bürgersteige, Grünflächen, Straßenschilder oder
Bäume. Dafür soll ein Vermessungsfahrzeug, das bei einem Projektpartner
bereits im Einsatz ist, verwendet und optimiert werden. Das Sensorsystem
des Fahrzeugs erzeugt mittels 3D-Scantechnik und weiterer Sensorik eine
Punktewolke, aus der die Auswertungselektronik den vollständigen
Verkehrsraum entlang der befahrenen Route generiert. „Zurzeit vermessen
solche Sensorsysteme die Straße mit einer Genauigkeit von vier bis fünf
Zentimetern. Durch die Verbesserung der Technik wollen wir bis zu zwei
Zentimetern genau werden, da es an den kritischen Punkten der Fahrstrecke
auf solche Abstände ankommen kann“, sagt Rüggeberg.

Zusammenführung von Fahrzeugabmessungen und Streckenprofil

Durch die Kombination der charakteristischen Kenngrößen des Großraum- und
Schwertransportes mit dem Streckenprofil soll eine vollständige Simulation
der Route ermöglicht werden. „Bei der herkömmlichen Planung können
Kollisionen zwischen dem sich bewegenden Transport und den vorhandenen
Objekten am Straßenrand nicht sicher ermittelt werden. Objekte, die von
oben in die Straße hereinragen wie Laternen, bereiten große
Schwierigkeiten. Die von uns geplante Berechnungsmethode soll dieses
komplexe dreidimensionale Problem zuverlässig lösen“, so Rüggeberg.
Insbesondere die Planung von Kurvendurchfahrten und die damit verbundene
Berechnung der Schleppkurven, also des tatsächlichen Platzbedarfs des
Transporters, sollen durch die ganzheitliche Simulation erleichtert
werden.

Die errechneten Daten könnten nicht nur im Genehmigungsverfahren
eingesetzt werden, sondern dem Fahrer auch direkt helfen. In einem
Navigationssystem sollen die direkte Fahrzeugumgebung und der vor dem
Fahrzeug befindliche Streckenabschnitt zu sehen und die behördlich
verfügten Anmerkungen eingetragen sein – etwa Auflagen hinsichtlich der
Höchstgeschwindigkeit in bestimmten Teilbereichen, einer benötigten
Ladungsabsenkung bei Tunneldurchfahrt oder der Ladungsverschiebung beim
Umfahren enger Kurven. Als zusätzliches Hilfsmittel soll es die
Möglichkeit geben, an kritischen Stellen in eine Detailansicht zu
schalten, in der die ideale Schleppkurve als virtuelle Fahrspur angezeigt
wird.

Voraussetzung für den elektronischen Genehmigungsantrag

Großraum- und Schwertransporte werden in Deutschland in der Regel über das
VEMAGS (Verfahrensmanagement für Großraum- und Schwertransporte)
genehmigt. „Mit unseren Forschungsarbeiten wollen wir die Grundlage dafür
legen, ein VEMAGS Genehmigungsverfahren digital unterstützt durchzuführen.
Die Behörden könnten die zu genehmigende Fahrtstrecke inklusive des
simulierten Transportfahrzeugs und der realen 3D-Route einsehen und
digital mit allen Auflagen versehen. Ob die Behörden letztendlich eine
solche Vorgehensweise akzeptieren werden, ist noch offen“, so Rüggeberg.

Das Forschungsprojekt „Digital unterstützte Prozesse zur Genehmigung und
Durchführung von Großraum- und Schwertransporten“ (DiGST) ist im Kölner
Labor für Baumaschinen unter Leitung von Prof. Dr. Alfred Ulrich
angesiedelt. Das Labor ist Teil des Instituts für Bau- und
Landmaschinentechnik der TH Köln. Projektpartner sind die Konrad Sturm
GmbH (Spedition für Spezialtransporte), die Sommer GmbH & Co. KG
(Dienstleister für die Abwicklung von Großraum- und Schwertransporten) und
die Krampe Fahrzeugbau GmbH (Hersteller von LKW-Komponenten). Das Vorhaben
wird gefördert über den NRW-Leitmarktwettbewerb MobilitätLogistik.NRW im
Rahmen des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung EFRE.

Die TH Köln zählt zu den innovativsten Hochschulen für Angewandte
Wissenschaften. Sie bietet Studierenden sowie Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland ein inspirierendes Lern-,
Arbeits- und Forschungsumfeld in den Sozial-, Kultur-, Gesellschafts-,
Ingenieur- und Naturwissenschaften. Zurzeit sind mehr als 26.000
Studierende in rund 100 Bachelor- und Masterstudiengängen eingeschrieben.
Die TH Köln gestaltet Soziale Innovation – mit diesem Anspruch begegnen
wir den Herausforderungen der Gesellschaft. Unser interdisziplinäres
Denken und Handeln, unsere regionalen, nationalen und internationalen
Aktivitäten machen uns in vielen Bereichen zur geschätzten
Kooperationspartnerin und Wegbereiterin.

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Deutscher Verkehrssicherheitsrat 3.059 Verkehrstote: DVR fordert notwendige Maßnahmen

Mehr Engagement bei der Um- und Neugestaltung der Infrastruktur, mehr Personal für die Verkehrsüberwachung und eine Reform des Sanktionengefüges fordert der Deutsche Verkehrssicherheitsrat (DVR) von den Kommunen, den Ländern und dem Bund. Das seien notwendige Maßnahmen, um die Zahl der Verkehrsopfer nachhaltig zu senken. Nach aktuellen Angaben des Statistischen Bundesamts starben 3.059 Menschen bei Verkehrsunfällen im Jahr 2019. Das sind 216 Menschen weniger als im Vorjahr.  Damit ist die Zahl der Getöteten auf einem historisch niedrigen Stand - ein großer Erfolg, der Mut macht, aber noch kein Grund zum Aufatmen.

Weit entfernt von der Vision Zero
Denn die Zahl der Verkehrsunfälle insgesamt ist erneut gestiegen, auf rund 2,7 Millionen, ein Plus von 1,9 Prozent. Dass es insgesamt weniger Getötete und Verletzte gab, führt DVR-Hauptgeschäftsführer Christian Kellner auf die Vielzahl der Fahrassistenten in Autos zurück. „Ob ABS, Airbag oder Notbremsassistent – viele dieser Sicherungssysteme sorgen dafür, dass Menschen in Fahrzeugen weniger schwer oder gar nicht verletzt werden.“ Allgemein habe sich aber in den vergangenen Jahren noch zu wenig getan, um die Zahl der Verkehrstoten vom Niveau der Vorjahre herunterzuholen. Zudem sei der Anstieg der getöteten Pedelecfahrer um über 32 Prozent besonders besorgniserregend.  „Von einer deutschlandweiten Strategie Vision Zero sind wir noch weit entfernt“, sagt Kellner.

Infrastruktur geht alle an
So müssten sich alle Akteure im Bereich der Mobilität das Thema Infrastruktur auf die Agenda setzen. Das betreffe insbesondere die Städte und Kommunen, die bei der Verkehrsplanung stärker die schwächeren Verkehrsteilnehmer wie Radfahrer und Fußgänger im Blick haben müssten, aber auch die Verfasser von Regelwerken zum Bau entsprechender Anlagen: „Regelwerke müssen regelmäßig und zügig den aktuellen Bedürfnissen angepasst werden“, sagt der Hauptgeschäftsführer. Es könne nicht sein, dass bspw. die Überarbeitung von Richtlinien für Radverkehrsanlagen über zehn Jahre dauere.

Verkehrsüberwachung muss ausgebaut werden
Von den Ländern und dem Bund forderte er eine gefährdungsorientierte Reform des Sanktionengefüges – Bußgeldkatalog, Fahreigungsregister und Fahrverbote – sowie mehr und besser ausgebildetes Personal bei der Verkehrsüberwachung. „Erst, wenn Verstöße gegen die Verkehrsregeln konsequent und nachvollziehbar geahndet werden, können wir mit ihrer Einhaltung rechnen“, so Kellner. Hier müsse ein Schwerpunkt auf den Schutz derjenigen gesetzt werden, die bislang am wenigsten vom technischen Fortschritt profitierten: Menschen die zu Fuß oder mit dem Fahrrad unterwegs sind.

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Langsam aber sicher: Auswirkungen der Elektromobilität auf die Automobilzulieferindustrie in Südwestfalen

(v.l.n.r.) Dirk Hackenberg, SIHK, Jochen Schröder, GWS, Prof. Dr. Andreas Nevoigt, FH Südwestfalen und Sonja Pfaff, Transferverbund Südwestfalen  Fachhochschule Südwestfalen
(v.l.n.r.) Dirk Hackenberg, SIHK, Jochen Schröder, GWS, Prof. Dr. Andreas Nevoigt, FH Südwestfalen und Sonja Pfaff, Transferverbund Südwestfalen Fachhochschule Südwestfalen

Der Mobilitätswandel kommt zwar langsamer als vor einiger Zeit
noch prognostiziert, aber er kommt. Erste Auswirkungen spürt die
Zulieferindustrie schon und sollte die Weichen entsprechend stellen. Eine
neue Studie der Gesellschaft zur Wirtschafts- und Strukturförderung im
Märkischen Kreis (GWS) und der Fachhochschule Südwestfalen in Iserlohn
kann dafür erste Orientierung geben – konkrete Hilfestellung soll folgen.

Südwestfalen gehört zu den drei stärksten Industrieregionen Deutschlands
und wird besonders von der Metall- und Elektroindustrie geprägt. Rund 500
Unternehmen liefern Produkte für die Automobilindustrie. Entsprechend
stark wird die Region vom derzeit stattfindenden Mobilitätswandel
betroffen sein.

Die GWS hat darum bei der Fachhochschule Südwestfalen eine Studie in
Auftrag gegeben, die die Auswirkungen insbesondere der Elektromobilität
auf die Region näher beleuchten sollte.

Im Rahmen dieser Studie wurden Hunderte von Quellen studiert und mehr als
60 Zulieferbetriebe und Branchenkenner aus der Region befragt. Die
Fachleute aus der Fachhochschule und der Wirtschaftsförderung haben sich
mit politischen Rahmenbedingungen ebenso beschäftigt wie mit den
Strategien relevanter Fahrzeughersteller und mit den technologischen
Besonderheiten der Fahrzeuge von morgen. Herausgekommen ist ein Abbild der
derzeitigen Situation, das der heimischen Industrie als Orientierung
dienen kann, wo die Reise in Sachen Mobilität künftig hingehen wird.

„An Elektromobilität führt kein Weg vorbei. Weltweite politische Vorgaben
zwingen die Hersteller, sich auf diese Technologie einzulassen“, so Prof.
Dr. Andreas Nevoigt, der als Leiter des Labors für Fahrwerktechnik die
wissenschaftliche Leitung der Studie inne hatte. Hybridantriebe spielen in
den nächsten Jahren noch eine wichtige Rolle – dadurch vollziehen sich die
Veränderungen innerhalb der Fahrzeugflotten allmählich, was der
Zulieferindustrie Zeit verschafft, um sich an die neuen Gegebenheiten
anzupassen.

Erste Auswirkungen des Wandels sind in der Region aber bereits spürbar. So
werden Zulieferunternehmen zunehmend in die Entwicklung eingebunden, denn
die Hersteller nutzen gerne deren Know-how, um neue Elektromodelle schnell
auf die Straße zu bringen. Es wird viel geforscht und entwickelt derzeit –
vor allem im Bereich neuer Materialien und Software. Unternehmen aus der
Elektrobranche sehen eher Chancen durch den Wandel – Schmieden oder
Gießereien sehen die Situation dagegen weniger optimistisch.

Für GWS-Geschäftsführer Jochen Schröder ist die Studie darum erst der
Anfang: „Wir müssen jetzt die einzelnen Branchen genauer untersuchen und
sehen, wie wir hier konkret unterstützen können“. Dabei soll es nicht nur
um die konkreten Produkte und ihre Anpassung auf elektrische Antriebe
gehen. Auch innerhalb der Produktionsprozesse gibt es Veränderungsbedarf,
den kleine Unternehmen oft nicht alleine stemmen können. Von
klimaneutraler Produktion bis hin zur flexiblen Fertigung kleiner
Stückzahlen reichen die neuen Anforderungen kleiner Hersteller. „Wir
lassen die heimische Industrie mit diesem Fragen nicht alleine und
arbeiten derzeit an maßgeschneiderten Unterstützungsangeboten“, so
Schröder weiter.

Konkret hat er dabei neben der kontinuierlichen Fortführung der Studie
auch verschiedene neue Projekte im Sinn: „Gemeinsam mit der Fachhochschule
Südwestfalen konzipieren wir gerade verschiedene Angebote für die
Unternehmen“, erklärt er. So könnten Themen wie die CO2-neutrale Fertigung
genauer unter Lupe genommen werden. Auch für die Digitalisierung der
Produktion oder die Untersuchung konkreter Bauteile in Elektrofahrzeugen
hat die Fachhochschule Südwestfalen die geeigneten Kompetenzen im eigenen
Hause.

Mit dem Transferverbund Südwestfalen verfügt die Region bereits über ein
Instrument, um Hochschulen und Unternehmen gemeinsam an solchen
Fragestellungen arbeiten zu lassen: „Seit rund 10 Jahren vernetzen wir
durch unsere Technologiescouts und verschiedene Veranstaltungsformate ganz
aktiv Wirtschaft und Wissenschaft in der Region. Wir haben bereits ein
solides Fundament, das wir nun auch für die Herausforderungen des
Mobilitätswandels nutzen können“, so der Geschäftsführer der GWS, die
gleichzeitig auch Geschäftsstelle des Transferverbundes Südwestfalen ist.

Studie: Mögliche Auswirkungen der Elektromobilität auf die
Automobilzulieferindustrie in Südwestfalen

•       Ersteller: Fachhochschule Südwestfalen, Labor für Fahrwerktechnik
•       Auftraggeber: GWS – Gesellschaft zur Wirtschafts- und
Strukturförderung
im Märkische Kreis
•       mit freundlicher Unterstützung des Automotive Netzwerks
Südwestfalen
•       finanziert durch das Projekt NRW.Innovationspartner des Landes NRW

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Das hörende Auto der Zukunft

Das Auto lernt hören: Modifizierte Dachfinne zur Erprobung von Sensoren für die akustische Erfassung von Außengeräuschen an einem Fahrzeug.  © Fraunhofer IDMT/Hannes Kalter
Das Auto lernt hören: Modifizierte Dachfinne zur Erprobung von Sensoren für die akustische Erfassung von Außengeräuschen an einem Fahrzeug. © Fraunhofer IDMT/Hannes Kalter

Wer heute ein neues Auto kauft, muss auf Features wie ferngesteuertes
Einparken, automatisches Spurhalten oder Müdigkeitserkennung nicht
verzichten. Autonome Fahrzeuge werden zukünftig auch über einen Hörsinn
verfügen. Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Digitale
Medientechnologie IDMT in Oldenburg haben erste Prototypen für das
Erkennen von Außengeräuschen wie Sirenen entwickelt.

Moderne Fahrzeuge verfügen über zahlreiche Fahrerassistenzsysteme, die den
Autofahrer entlasten, ihm etwa beim Einparken helfen oder den toten Winkel
überwachen. Kamera, Lidar und Radar erfassen die relevanten Objekte in der
Umgebung, sie fungieren quasi als Augen. Was den Automobilen bislang noch
fehlt, ist der Hörsinn, sprich Systeme, die in der Lage sind,
Außengeräusche wahrzunehmen und einzuordnen. Sie werden künftig im
Zusammenspiel mit intelligenten Radar- und Kamerasensorik die Grundlage
für das autonome Fahren bilden. Um das »hörende Auto« zu realisieren,
entwickeln Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IDMT in Oldenburg KI-
basierte Technologien zur akustischen Ereigniserkennung.

»Für autonome Fahrzeuge existieren externe akustische Wahrnehmungssysteme
bisher nicht, trotz Ihres hohen Anwendungspotenzials. Sie signalisieren
beispielsweise im Bruchteil einer Sekunde, wenn ein Fahrzeug mit
eingeschaltetem Martinshorn naht. So weiß das autonome Fahrzeug, das es
ausweichen muss, damit eine Rettungsgasse gebildet werden kann«, sagt
Danilo Hollosi, Gruppenleiter Akustische Ereignisdetektion am Fraunhofer
IDMT in Oldenburg. Neben der Sirenenerkennung gibt es zahlreiche weitere
Szenarien, wo ein akustisches Frühwarnsystem unerlässlich ist: beim
Einbiegen in Spielstraßen, aber auch zum Erkennen von gefährlichen
Situationen oder Fehlern – etwa wenn ein Nagel im Reifen steckt. Darüber
hinaus kann das System die Zustandsüberwachung des Fahrzeugs übernehmen
oder per Spracherkennung als Notrufsäule fungieren.

KI-basierte Algorithmen analysieren die Geräusche

Um das »hörende Auto« zu verwirklichen, bringen die Entwicklerinnen und
Entwickler am Fraunhofer IDMT in Oldenburg spezielle Projekterfahrungen im
Bereich Automotive sowie gruppenübergreifende Kompetenzen mit. Zu den
Herausforderungen zählen die optimale Signalaufnahme durch
Sensorpositionierung, die Signalvorverarbeitung und – verbesserung sowie
die Störgeräuschbefreiung. Eigene Beamforming-Algorithmen ermöglichen die
dynamische Lokalisation von sich bewegenden Schallquellen, wie
beispielsweise das Martinshorn an einem Einsatzfahrzeug. Die Ereignis-
Erkenner des IDMT wurden zuvor über Machine-Learning-Verfahren mit den
akustischen Signaturen der relevanten Töne trainiert. Hierfür wurden
eigens akustische Bibliotheken angelegt. So entstehen intelligente
Sensorplattformen mit effektiver Erkennerleistung. Eigens entwickelte KI-
basierte Algorithmen zur Audioanalyse ermitteln die Stör- und
Zielgeräusche. »Wir wenden Methoden des Maschinellen Lernens an. Wir
trainieren unsere Algorithmen mit unterschiedlichsten, zuvor erhobenen
Geräuschen«, so Hollosi. Gemeinsam mit Industriepartnern wurden bereits
erste Prototypen realisiert, die Mitte des kommenden Jahrzehnts marktreif
sein sollen.

Die akustische Sensorik der IDMT-Forscherinnen und -Forscher setzt sich
aus eingehausten Mikrofonen, Steuergerät und Software zusammen. Außen am
Fahrzeug angebracht nehmen die Mikrofone den Luftschall auf. Die Sensoren
leiten die Audiodaten an ein spezielles Steuergerät weiter, wo diese dann
zu relevanten Metadaten weiterverarbeitet werden. In vielen anderen
Anwendungsfällen, zum Beispiel im Sicherheitsbereich, in der Pflege oder
bei Consumer-Produkten, verwerten smarte Sensoren die Audiodaten direkt
und geben nur Metadaten weiter.

Die computerbasierten Verfahren zur Ereigniserkennung des Forscherteams
lassen sich in angepassten Varianten auch in anderen Branchen und Märkten
einsetzen, etwa zur Qualitätssicherung in der industriellen Produktion.
Hier verarbeiten intelligente akustische Sensoren batteriebetrieben
Audiosignale von Maschinen und Anlagen. Aus den Informationen, die
drahtlos an eine Auswerteeinheit weitergeleitet werden, lassen sich
Rückschlüsse auf den Zustand der Fertigungsanlagen ziehen und mögliche
Schäden vermeiden. Automatische Spracherkenner ermöglichen berührungslose
Dokumentationssysteme für professionelle Einsatzzwecke, beispielsweise in
der Turbinenwartung.

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