Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe F: Fahrzeugtechnik
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Es ist davon auszugehen, dass automatisiertes Fahren künftig zum Großteil auf der vorhandenen Infrastruktur zusammen mit nicht-automatisierten Fahrzeugen erfolgen wird. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob mit der Verbreitung automatisierten Fahrens auch besondere Anforderungen an die Infrastruktur entstehen bzw. wie die Infrastruktur ggf. weiterentwickelt werden sollte. Das übergeordnete Ziel des vorliegenden Grundlagenprojektes war daher die Beantwortung der Frage, welche Infrastrukturmaßnahmen (straßenbaulich, verkehrs- und informationstechnisch) für die verschiedenen Level des automatisierten Fahrens erforderlich sind. Das Projekt fokussierte hierbei auf die Fahrt auf der Autobahn und der Landstraße. Neben einem Standardszenario für die Fahrt auf der Autobahn (Autobahnchauffeur) und der Landstraße (Pendlerchauffeur) wurden auch ausgewählte Szenarien mit größeren Herausforderungen an die Fahraufgabe betrachtet, welche dann ggf. auch erhöhte Anforderungen an die Infrastruktur stellen. Aufbauend auf Grundlagen und Standards für den Bau und Betrieb der Straßenverkehrsinfrastruktur wurden im Projekt die bzgl. des automatisierten Fahrens auftretenden Herausforderungen erarbeitet, Szenarien mit besonderen Herausforderungen entwickelt, Infrastrukturmaßnahmen zur Unterstützung des automatisierten Fahrens abgeleitet und anschließend hinsichtlich der Aspekte Notwendigkeit, Wirksamkeit, technische, organisatorische und zeitliche Realisierbarkeit sowie des entstehenden Aufwands bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung tragen dazu bei Empfehlungen zu erarbeiten, die helfen sollen, die Straßeninfrastruktur hinsichtlich automatisierten Fahrens zukunftsfähig zu machen. Es hat sich dabei herausgestellt, dass die Infrastruktur des Straßenverkehrs durchaus Potenzial besitzt, das automatisierte Fahren an ausgewählten Punkten bzw. in speziellen Situationen zu unterstützen. Eine zentrale und vielversprechende Maßnahme, die in den meisten Szenarien unterstützend für das automatisierte Fahren wirken kann, ist die Nutzung einer hochgenauen, geschichteten digitalen Referenzkarte. Durch diese lassen sich sowohl langfristige Situationen, als auch mittel- und kurzfristige Änderungen der Verkehrslage darstellen. Mit dem heutigen Stand der fahrzeugseitigen Technologie sowie der vorhandenen Straßeninfrastruktur erscheint hochautomatisiertes Fahren auf Autobahnen ohne Veränderungen bzw. große Anpassungen der Infrastruktur grundsätzlich vorstellbar. Für die weitere Entwicklung und den Erfolg der Automatisierung des Verkehrs ist zu sagen, dass das Zusammenspiel vor allem auf einer organisatorischen Ebene von Automobilindustrie und Straßenbetreibern als auch Diensteanbietern unerlässlich ist.
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Es wird zunächst eine Übersicht über typische Systembausteine und wesentliche Akteure für den Betrieb Intelligenter Verkehrssysteme (IVS) in Deutschland gegeben. Unter Verwendung der IVS-Systembausteine werden für die vier Systemsparten Intelligenter Verkehrssysteme - die Straßenverkehrstelematik, - die Verkehrsinformationsdienste, - die autonomen Fahrerassistenzsysteme und - die kooperativen Systeme einfache funktionale Anwendungsbeispiele skizziert und analysiert. Die Anwendungsbeispiele bilden den Ausgangspunkt für eine Rekombination der Systembausteine. Die so erreichte Auflösung der Systemgrenzen hin zur Modularisierung der einzelnen Szenarien liefert eine Vielzahl neuer Kombinationsmöglichkeiten der identifizierten Bausteine intelligenter Verkehrssysteme in einer Matrix. Der vorliegende Bericht verdeutlicht und veranschaulicht die Potenziale dieses Baukastens, benennt außerdem aber auch die noch zu bewältigenden Herausforderungen im organisatorischen, funktionalen und technischen Bereich. Der Bericht ist als Grundlagenarbeit zu verstehen, die in eine Vielzahl weiterführender Aktivitäten in Deutschland als harmonisierte Analyse eingeflossen ist und noch einfließen wird.
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Die Bedeutung von Standards allgemein und Schnittstellenstandards in besonderem Maße sowie zugehöriger Standardisierungsprozesse hat in den letzten Jahren massiv zugenommen. Vor dem Hintergrund und den Zukunftsaufgaben von Intelligenten Verkehrssystemen (IVS) führt die Konvergenz der Branchen Telekommunikation, Medien und Informationstechnologie dazu, dass ehemals feste Grenzen zwischen der Kommunikation und Information zusehends verschwimmen. Gleichermaßen besteht in der Verkehrstelematik zunehmend Bedarf an nachhaltigen Standard-Schnittstellenlösungen zur Sicherstellung der Interoperabilität der Systeme und deren Komponenten, dies verstärkt aufgrund der Proliferation von Sensorsystemen durch zunehmende Ausstattung mit miniaturisierten Chipelementen. Analog trifft dies auch für die Automobiltechnik und deren Vernetzung in kooperativen Verkehrs- und Fahrerassistenzsystemen mittels C2X-Kommunikation zu. Die Standardisierungsforschung ist dementsprechend ein vergleichsweise noch junges Forschungsgebiet. Dies gilt sowohl für die nationale als auch internationale Ebene. Zur Bewältigung des ansteigenden Datenaufkommens bei gleichzeitig technologisch kürzer werdenden Innovationszyklen sind umso mehr effiziente Standardisierungsprozesse erforderlich, um aus übergreifendem Datenaustausch nachhaltig Nutzen für das Verkehrsmanagement schöpfen zu können. Besonders an die Akteure der Standardisierung offener Systeme der Straßenverkehrstelematik stellen sich neue Herausforderungen und Fragen hinsichtlich der Organisation eines hierfür geeigneten Standardisierungsprozesses. Die Forschungsarbeiten im FE-Projekt 63.0013/2009/BASt unterstützen die Vorbereitung der Entscheidung auf staatlicher Ebene über die zukünftige Positionierung der öffentlichen Hand bezüglich der Begleitung und Unterstützung von Standardisierungsaktivitäten offener Systeme im Sektor kommunal eingesetzter Straßenverkehrstelematik. Untersucht werden hierzu die seit Beginn in Deutschland im Jahre 1999 bisherig im Standardisierungsprozess OCIT (Open Communication Interface for Road Traffic Control Systems) und OTS (Open Traffic Systems) erzielten und künftig bei weitergehender Standardisierung zu erwartenden Nutzwirkungen und Risiken. Berücksichtigt werden in Hinblick auf den im November 2011 zur künftigen Harmonisierung der Standardisierung offener Schnittstellen gegründeten Standardisierungsverbund OCTS (Open Communication Standards for Traffic Systems) dabei die erwachsenden Einflussfaktoren und Anforderungen aus affinen Standardisierungsaktivitäten sowie EU-Richtlinien, insbesondere zu kooperativen IVS.
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This report presents the results of a stakeholder analysis which has been performed by the EasyWay Cooperative Systems Task Force. The stakeholder analysis aims at identifying potential roles of the road operator in the operation process of selected cooperative services and describing expectations and aspirations related to the future roles and responsibilities from a European road operator- point of view. The following cooperative services have been considered in the stakeholder analysis: Hazardous location notification, Traffic jam ahead warning, Road works warning, Automatic access control and Parking management. The stakeholder analysis used findings from previous projects and performed own studies based on desk research and expert assessments which were carried out by the task partners. The approach includes the development of high-level descriptions showing functional schemes of the operational process chains and potential roles / responsibilities related to the road operator. A deepened analysis was performed by assessing the functional schemes / role profiles and collecting opportunities, concerns, and success factors from a road operator- perspective.
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In Deutschland existieren bereits seit Jahren viele leistungsfähige Telematiksysteme und Referenzarchitekturen für Teilbereiche, z. B. TLS (BASt, 2002) und MARZ (BASt, 1999) zum Aufbau von Verkehrsbeeinflussungsanlagen an Bundesfernstraßen. Die Entwicklungen solcher Systeme in Deutschland gehen bis in die 1990er Jahre und davor zurück. Zum Teil wurden diese Ansätze auch von anderen Ländern übernommen und sind dort erfolgreich implementiert. Bislang fehlt aber in Deutschland ein nationaler Orientierungsrahmen für den Aufbau und die Vernetzung von Telematiksystemen, sodass viele Implementierungen als unvernetzte Insellösungen betrieben werden und mögliche Synergien ungenutzt bleiben. Die Vorteile einer übergreifenden ITS-Architektur wurden bereits durch zahlreiche Arbeiten seit den frühen 1990er Jahren belegt und sind heute unstrittig. In anderen Ländern liegen solche nationalen Orientierungsrahmen bereits seit Jahren vor. Die USA hat als erstes Land im Jahr 1996 eine nationale ITS-Architektur (NITSA) veröffentlicht, die bis heute bereits zur sechsten Version fortgeschrieben wurde. Im Rahmen dieser Entwicklungen wurde ein ganzes Netz an Zuständigkeiten und Organisationseinheiten eingerichtet, um eine effiziente und nachhaltige Nutzung der NITSA zu gewährleisten. Auch rechtliche Maßnahmen wurden ergriffen, um eine Verbindlichkeit für die Anwendung der ITS-Architektur in Teilen zu erreichen und deren Verbreitung zu sichern. Viele andere Länder ausserhalb und innerhalb Europas besitzen ebenfalls seit Jahren eigene nationale ITS-Architekturen. Auf europäischer Ebene gibt es bereits seit den frühen 1990er Jahren Forschungsprojekte zu einer europaweit harmonisierten ITS-Architektur. Mit KAREN wurde im Jahr 2000 die erste Version einer europäischen ITS-Rahmenarchitektur veröffentlicht. In den FRAME-Projekten, bis hin zum aktuellen Projekt E-FRAME, wurde und wird diese ITS-Architektur fortgeschrieben. In der europäischen Verkehrspolitik spielt die Telematik eine wesentliche Rolle. Mit dem Aktionsplan zur Einführung von ITS in Europa (KOM(2008) 886) oder dem Richtlinienvorschlag zur Festlegung eines Rahmens für die Einführung von ITS im Straßenverkehr (KOM(2008) 887) sind gezielte Maßnahmen, auch im Hinblick auf eine europäische ITS-Architektur, in Vorbereitung. Deutschland nimmt im Angesicht dieser Entwicklungen eine Sonderrolle ein, weil hier noch kein Orientierungsrahmen zum Aufbau einer nationalen ITS-Architektur geschaffen wurde. Dass solch ein Orientierungsrahmen anzustreben ist, wird von allen beteiligten Interessengruppen aus dem Bereich ITS gleichermaßen vertreten. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde ein Workshop durchgeführt, der dies deutlich bestätigte. Das wesentliche Ziel dieses Forschungsprojekts bestand darin, aus den Entwicklungsprozessen und Erfahrungen in anderen Ländern und den bisherigen Erfahrungen im Inland Empfehlungen für den Aufbau einer nationalen ITS-Architektur in Deutschland abzuleiten. Dazu wurden zunächst im Rahmen einer Strukturierung Begriffsbestimmungen vorgenommen und ein Beschreibungs- und Bewertungsschema für die Analyse von ITS-Architekturen entwickelt. Ein Workshop wurde durchgeführt, um einen Eindruck über die Standpunkte der beteiligten Interessengruppen zu gewinnen und festzustellen, wie der Prozess für die Entwicklung einer nationalen ITS-Architektur in Deutschland begonnen werden könnte. Im Anschluss an diese Arbeiten wurden zum einen eine Auswahl von Beispielen für ITS-Architekturen in Deutschland und zum anderen nationale ITS-Architekturen weltweit analysiert. Aus den Analysen wurden Handlungsempfehlungen für die Entwicklung einer ITS-Architektur für Deutschland abgeleitet. Diese Empfehlungen beziehen sich zum einen auf den gesamten Prozess zur Erstellung und Fortschreibung einer nationalen ITS-Architektur und zum anderen auf die Inhalte der zu erarbeiteten Dokumente wie des nationalen ITS-Leitbilds und des nationalen ITS-Rahmenplans, der Rahmenarchitektur und der Referenzarchitekturen. Als Ergebnis dieses Forschungsprojekts wurden 40 Empfehlungen für den Aufbau einer nationalen ITS-Architektur in Deutschland formuliert.
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Elektronik und IT werden auch im Automobilbereich zunehmend Gegenstand unautorisierter Veränderungen. Diese Studie stellt einen ersten, breiteren Überblick über die praktische Relevanz elektronischer Veränderungen an Fahrzeug- und Infrastruktursystemen dar. Es liefert einen Überblick über wesentliche bekannte und existente Beispiele von Möglichkeiten derartiger Veränderungen, das Risiko ihres Auftretens und damit verbundene Gefahren. Die Ergebnisse basieren auf einer Recherche, die neben wissenschaftlichen Quellen insbesondere das Internet als neues, interaktives Medium einbezieht. Es werden Abschätzungen zur praktischen Relevanz dieser Veränderungen vorgenommen und potentielle Folgen insbesondere für die Verkehrssicherheit reflektiert. Praktische Hinweise auf elektronische Veränderungen sind an 24 Fahrzeug- und Infrastruktursystemen dokumentiert, die als Ziel teils mehrerer Arten von elektronischen Veränderungen identifiziert wurden. Dies erstreckt sich über verschiedene Domänen wie u.a. den Antriebstrang, das Fahrwerk, Infotainment, Fahrerassistenz und mehrere Infrastrukturkomponenten. Diese Systematisierung enthält zudem eine Klassifikation der agierenden Personen, wobei deren individuelle Motivationen, technische Kenntnisse und Ausstattung unterschieden werden. Das Spektrum potentiell resultierender Gefahren wird einerseits theoretisch anhand der erstellten Systematisierungen aufgezeigt und andererseits an 19 Rechercheergebnissen aus verschiedenen Bereichen illustriert. Die so vorgenommene Analyse des Gefährdungspotentials wird ergänzt durch einen Ausblick auf potentielle zukünftige Gefährdungen, die sich insbesondere in kommenden Car-to-Car Kommunikationsnetzen ergeben könnten und die weitere Erforschung von Schutzkonzepten motivieren. Während die recherchierten Veränderungen heute noch meist vom Nutzer ausgehen und das Gefährdungspotential häufig unbeabsichtigt entsteht, könnte zukünftig das vorsätzliche Herbeiführen von Gefährdungen an Bedeutung gewinnen.