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Bei der Teleoperation von Kraftfahrzeugen erfolgt die Fahrzeugführung von außerhalb des Fahrzeugs. Dafür werden Informationen zum Fahrzeugzustand und -umfeld, z.B. Sensordaten und Videostreams, vom Fahrzeug an eine Fernsteuerungszentrale übertragen. Dort werden die Daten einer operierenden Person zur Verfügung gestellt. Beim Telefahren (im Vergleich zur Teleassistenz) übernimmt die teleoperierende Person die Fahraufgabe vollständig und trägt die Verantwortung für eine sichere Durchführung der Fahraufgabe.
Aus der teleoperierten Fahrzeugsteuerung ergeben sich personelle, technische und ergonomische Herausforderungen. So werden die Telefahrenden mit Aufgaben konfrontiert, die sich zwangsläufig von den Aufgaben und der Arbeitsumgebung der manuellen Fahrzeugführung im Fahrzeug unterscheiden. Beispielsweise erhalten sie einen durch Video- und andere Kanäle vermittelten anderen Eindruck des Fahrgeschehens. Entsprechend sind auch die Anforderungen an die teleoperierende Person nicht die gleichen wie bei der manuellen Fahrzeugführung und es stellt sich die Frage nach den Anforderungen, die an Eignung, Befähigung und Zuverlässigkeit von telefahrenden Personen zu stellen sind und in welche konkreten Regelungen bzgl. Eignungskriterien, Kompetenzen und Qualifikationen von telefahrenden Personen diese zu übersetzen sind. Eine weitere Fragestellung betrifft die Aufsicht der Handlungsfähigkeit und -sicherheit der telefahrenden Person.
Zu Fragen der Eignung und Befähigung von Telefahrenden im Straßenverkehr gibt es kaum wissenschaftliche Veröffentlichungen. Neben einer Analyse der Teleoperation im Hinblick auf die Herausforderungen, die sie an die telefahrende Person stellt, werden die Anforderungen an Eignung, Befähigung und Zuverlässigkeit von Telefahrenden anhand strukturierter Interviews mit N=19 Fachpersonen und einem Vergleich mit den Rechtsvorschriften in anderen Bereichen der Fahrzeugführung hergleitet und im Rahmen eines Workshops mit Fachleuten diskutiert.
Die Empfehlung bzgl. der Auswahl und Eignung von Telefahrenden, der Ausbildung und Weiterbildung sowie der regelmäßigen Überprüfung und Aufsicht sieht vor, dass eine telefahrende Person eine gültige Fahrerlaubnis und einen gültigen Führerschein besitzen sollte, der der Klasse des teleoperierten Fahrzeugs entspricht, mindestens 21 Jahre alt sein sollte und drei Jahre aktive Fahrerfahrung nachweisen kann. Weiterhin sollte die körperliche, geistige und leistungspsychologische Eignung entsprechend der Voraussetzungen für Gruppe 2 (vgl. Anlage 4 der Fahrerlaubnis-Verordnung) vorhanden sein. Weiterhin sollte die Sehfähigkeit bzgl. des Erkennens relevanter Informationen auf einem Bildschirm gesondert geprüft werden. Die charakterliche Eignung sollte in Form eines amtlichen Führungszeugnisses und eines Punktestands von maximal 3 Punkten im Fahreignungsregister nachgewiesen werden.
Im Rahmen der initialen Ausbildung sollten die theoretischen Lerninhalte entsprechend der Besonderheiten und zusätzlichen Aufgaben für eine telefahrende Person vermittelt werden. Die praktischen Ausbildungsinhalte sollten alle Fahraufgaben und Vorgänge trainieren, die in der Praxis vorkommen. Am Ende der Ausbildung zur telefahrenden Person sollte eine theoretische und praktische Abschlussprüfung stehen, die von einer Person abgenommen wird, die nicht an der Ausbildung beteiligt war. Eine regelmäßige Weiterbildung und Einsätze im realen Fahrzeug sollten das Kompetenzniveau gewährleisten.
Die Fahrerlaubnis sollte befristet für maximal 5 Jahre und eine Verlängerung nur erteilt werden, wenn die körperlichen, geistigen, leistungspsychologischen und charakterlichen Eignungsvoraussetzungen weiterhin vorliegen. Durch begleitete Fahrten, Prüffahrten in einem Fahrsimulator oder die geeignete Aufzeichnung und Kontrolle der Fahrperformanz (z.B. Güte der Spurhaltung und Geschwindigkeitsanpassung) bei durchgeführten Fahrten in der täglichen Praxis sollte die Handlungssicherheit der telefahrenden Person regelmäßig überprüft werden.
Basierend auf den Umständen vor Ort sollte die situative Aufmerksamkeit der telefahrenden Person in angemessener Weise überwacht werden. Weiterhin sollte ein vollständiges Verbot von Alkohol und anderen berauschenden Stoffen gelten und eine Fahrzeit- und Pausenregelung eingesetzt werden. Ein Incident-Management sollte Vorfälle dokumentieren und auswerten, um die Sicherheit im Betrieb zu kontrollieren und weiter zu erhöhen.
Mit der Technologie der Teleoperation kann ein Fahrzeug aus der Ferne, d.h. von außerhalb des Fahrzeugs, unterstützt und gesteuert werden. Auf diese Weise kann z.B. autonomen Fahrzeugen in Situationen assistiert werden, in denen sie nicht selbständig agieren können. Daneben bilden telegefahrene Taxis oder Car-Sharing Fahrzeuge weitere beispielhafte Anwendungsgebiete dieser Art der Fahrzeugsteuerung.
Bei der Teleoperation werden Informationen zum Fahrzeugzustand und -umfeld wie z.B. Sensordaten und Videobilder, vom Fahrzeug an ein Kontrollzentrum übertragen. Dort werden die Daten einer menschlichen teleoperierenden Person zur Verfügung gestellt, die Unterstützungs- bzw. Steuerbefehle erzeugt. Diese werden dann zur Ausführung an das Fahrzeug zurückgesendet. Bei der Teleoperation von Fahrzeugen wird zwischen Telefahren und Teleassistenz unterschieden. Beim Telefahren führt die teleoperierende Person die Längs- und Querregelung direkt aus, indem sie von einem Leitstand aus anhand der aus dem Fahrzeug übertragenen Informationen die Fahrgeschwindigkeit regelt und das Lenken übernimmt. Bei der Teleassistenz unterstützt die teleoperierende Person das automatisierte Fahrsystem, indem z.B. Wegpunkte vorgegeben, Trajektorien ausgewählt oder Sensorinformationen interpretiert werden und das Fahrzeug anschließend selbstständig weiterfährt.
Die Aufgaben einer teleoperierenden Person unterscheiden sich von der manuellen Steuerung durch eine im Fahrzeug befindliche Person. Entsprechend sind auch die Anforderungen an die teleoperierende Person nicht die gleichen wie an die fahrzeugführende Person, die sich direkt im Fahrzeug befindet. Die größten Herausforderungen bei der Teleoperation von Fahrzeugen liegen in den im Rahmen der Datenübertragung entstehenden Latenzen und der Notwendigkeit eines ausreichenden Situationsbewusstseins bei der teleoperierenden Person. Auch muss sichergestellt werden, dass der Workload während der teleoperierten Steuerung eines Fahrzeugs einen vertretbaren Rahmen nicht überschreitet und die resultierende Fahrperformanz mit der der manuellen Fahrzeugführung vergleichbar ist.
Wie ein geeigneter Leitstand bzw. Arbeitsplatz für das Telefahren und die Teleassistenz aussehen sollte, um den genannten Herausforderungen zu begegnen, steht im Mittelpunkt dieses Forschungsberichts. Ziel ist zum einen die Ableitung begründeter Mindestanforderungen an die Gestaltung von Teleoperatorarbeitsplätzen, die für das Telefahren und die Teleassistenz eingesetzt werden, und zum anderen die Spezifikation von Anforderungen an experimentelle Leitstände, die als Forschungswerkzeug zur Beantwortung offener Forschungsfragen eingesetzt werden.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird eine umfassende Literaturanalyse zum Stand der Forschung bzgl. der Mensch-Maschine-Interaktion bei der Teleoperation von Fahrzeugen durchgeführt. Anschließend werden bestehende Teleoperatorarbeitsplätze bzw. Leitstände vorgestellt und Kategorien von Teilsystemen abgeleitet, die für die Spezifikation der Anforderungen relevant sind. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Ableitung von empirisch begründeten Mindestanforderungen an die Gestaltung von Teleoperatorarbeitsplätzen aufgrund des Forschungsstands nicht bzw. nur teilweise möglich ist. Um dennoch Mindestanforderungen abzuleiten, werden neben der empirischen Evidenz auch Anforderungen auf Basis von bewährten Vorgehensweisen in der Praxis (Stand der Technik) und der aktuellen Rechtslage (z.B. zur Typgenehmigung von Fahrzeugen, zur Arbeitsplatzgestaltung) abgeleitet.
Die resultierenden Mindestanforderungen an die Gestaltung von Teleoperatorarbeitsplätzen werden im Hinblick auf die Bereiche Sichtdarstellung (z.B. 180° horizontaler Frontsichtbereich, Darstellung der Egofahrtrajektorie), räumliche Gestaltung, akustische Darstellung der Fahrsituation, Leitstand inkl. Bedienelemente, Unterstützungssysteme (z.B. Auslösung Minimal Risk Maneuver, Spurhalteassistenz), grafische Benutzeroberfläche (z.B. Informationen zu Fahrt und Fahrzeugzustand), Überwachung der Teleoperation (z.B. Datenaufzeichnung, Aufmerksamkeitserkennung, Incident Management), Kommunikationsverbindung (z.B. Latenz < 300 ms, Kommunikationsmöglichkeit mit anderen Personen) und Abnahme des Teleoperatorarbeitsplatzes (z.B. Verträglichkeit, Fahrsicherheit) dargestellt.
Basierend auf den spezifizierten Anforderungen an einen experimentellen Leitstand wird ein konkretes technisches Konzept für einen prototypischen Leitstand ausgearbeitet. Dieses wird anschließend in einen Leitstand umgesetzt, der die teleoperierte Steuerung eines virtuellen Fahrzeugs in der Fahrsimulation ermöglicht. Mit Hilfe dieses flexiblen und erweiterungsfähigen Demonstrators können eine Reihe von Forschungsfragen beantwortet werden, die für eine zukünftige sichere, effiziente und akzeptierte teleoperierte Fahrzeugführung zentral sind. Basierend auf den Ergebnissen zukünftiger Forschungsarbeiten zur Mensch-Maschine-Interaktion am Teleoperatorarbeitsplatz sind die in diesem Bericht dargestellten Anforderungen iterativ anzupassen. Ähnliches gilt bei technischen Entwicklungen, die die teleoperierte Fahrzeugführung signifikant verändern.
