Status quo des autonomen Fahrens: Die Zukunft hat bereits begonnen
Autonomes Fahren könnte die Mobilität und das Transportwesen komplett verändern. Für die Umsetzung ist bereits viel Know-how vorhanden, was die zahlreichen Testprojekte zeigen.
Neben der Elektromobilität wird wohl kein Thema in der Automobilindustrie derzeit so stark diskutiert wie das autonome beziehungsweise das automatisierte Fahren. Tatsächlich birgt es großes Potenzial. Für die Nutzer wäre es mit mehr Komfort und Sicherheit verbunden. Außerdem könnte es zu einem besseren Verkehrsfluss beitragen, weil Fahrzeuge miteinander kommunizieren (Car-to-Car-Communication) und dementsprechend in der Lage wären, stark befahrene Straßen zu umfahren. Zusätzlich verringern sie durch ihre gleichmäßige Fahrweise das Staurisiko. Wahrscheinlich ließe sich sogar das Aufkommen an Lkw auf den Autobahnen entzerren, weil autonome Fahrzeuge nicht darauf angewiesen sind, Lenkzeiten einzuhalten. Vollständig neue Mobilitätskonzepte wären möglich.
Beispielsweise könnten autonome E-Shuttles den öffentlichen Nahverkehr ergänzen und selbst lenkende Taxen zu günstigen Preisen zusätzliche Strecken abdecken. Der Individualverkehr wäre mit Zeitgewinn gegenüber heutigen Touren verbunden. Denn die Fahrer könnten sich anderen Tätigkeiten widmen, während das Auto steuert. Fahrzeuge, die in gleichmäßigen Abständen hintereinander her rollen, sich perfekt einfädeln und beim Abbiegen keinen Radfahrer übersehen? Das klingt nach Science-Fiction. Wie schnell es zu einer Flottendurchdringung mit autonomen Fahrzeugen kommen kann, wird am Ende aber vermutlich eher von der Akzeptanz der Bevölkerung abhängen als von der Technologie. Denn die schöne, neue Welt ist schon fast zum Greifen nah.
Die Programmierung der Software ist eine Herausforderung
Das autonome Fahren hängt wie die meisten modernen Technologien von verschiedenen Komponenten ab. Das Europäische Patentamt hat sie in zwei Bereiche unterteilt. Zum einen sind das die automatisierten Fahrzeugplattformen. Zu ihnen gehören alle im Fahrzeug verankerten Technologien, vor allem Erfindungen, die es ermöglichen, dass Fahrzeuge autonom Situationen wahrnehmen, analysieren und Entscheidungen treffen. Hinzu kommen Erfindungen zu den automatisierten Komponenten des Fahrzeugs, also dem Fahrverhalten, sowie Erfindungen, die sich auf die zugrundeliegende Hardware- und Softwaretechnik beziehen. Der zweite Bereich sind smarte Umgebungen, also Technologien, die Car-to-Car-Communication und Car-to-Infrastructure-Communication ermöglichen. Das reicht vom Verkehrsmanagement über Fahrzeugidentifizierung bis hin zu automatisiertem Parken und Schnittstellen zwischen Fahrzeug und Stromnetz.
Bei den Fahrzeugplattformen kann zudem zwischen Hardware und Software unterschieden werden. Die Hardware bezieht sich unter anderem auf die Entwicklung leistungsfähiger Sensoren. Sie müssen zum Beispiel in der Lage sein, Bewegungen zu erkennen und Abstände korrekt zu bestimmen. „Beim Thema Sensorik ist die Entwicklung schon weit“, sagt Thomas Form, Leiter Fahrzeugtechnologie und Mobilitätserlebnis bei der Volkswagen-Konzernforschung und Mitglied im VDI-Fachbeirat Automatisierung, Vernetzung, E/E. „Bei den großen Zulieferern ist vieles beziehungsweise wird in naher Zukunft verfügbar sein.“ Problematischer sei hingegen die Verarbeitung der Daten, also die Software.
Der Mensch löst Aufgaben oftmals intuitiv
Denn die künstliche Intelligenz (KI), die dahintersteht, kann die Steuerung nur nach programmierten Algorithmen übernehmen. Die Automobilhersteller stehen also vor der Mammutaufgabe, einen extrem umfassenden Katalog an Szenarien simulieren zu müssen. „Im Grunde sind die aktuellen Demonstrationen autonomer Fahrzeuge nichts anderes als Fahrten bei schönem Wetter“, erklärt Form. „Alles klappt wunderbar, aber was passiert in schwierigen Situationen?“ Die Performance sei jetzt zum Teil schon beeindruckend, könne aber den Menschen noch nicht ersetzen. Denn der löst komplexe Situationen oder unerwartete Ereignisse intuitiv.
Ein Beispiel: Zwischen zwei parkenden Autos taucht ein Ball auf und rollt so auf die Straße, dass er die vorbeifahrenden Fahrzeuge nicht behindert. Für ein autonomes Fahrzeug würde er dementsprechend kein Hindernis darstellen, also kein Grund zu stoppen. Der Mensch weiß jedoch, dass die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass im nächsten Moment ein Kind auftaucht, um seinem Ball hinterherzurennen – er tritt auf die Bremse. Statistisch gesehen fährt der Mensch 200 Millionen Kilometer, bevor es zu einem fatalen Unfall kommt. Diese Leistung muss die Maschine erstmal schaffen.
Umsetzung des autonomen Fahrens hängt von der Domäne ab
Sicherheit steht beim autonomen Fahren in Deutschland an erster Stelle. Wie gut sie gewährleistet werden kann, hängt natürlich auch von den Anforderungen ab. Experten teilen die Verkehrssituationen, in denen sich ein Auto bewegt, daher in sogenannte Domänen auf. Auf der Autobahn, wo Fahrzeuge in verhältnismäßig ähnlichen Geschwindigkeiten unterwegs sind und es keinen Gegenverkehr gibt, wäre das autonome Fahren daher am leichtesten umzusetzen – und schon jetzt möglich. „Allerdings ist es eine Sache, dass die Technologie grundsätzlich funktioniert. Es ist eine andere Sache, sie in Kundenhand zu geben“, sagt Form. In anderen Worten: Die Automobilhersteller testen, verbessern und testen erneut – bis sie hundertprozentig sicher sind, dass keine Störungen zu erwarten sind.
Auch das selbstständige Einparken autonomer Fahrzeuge in Parkhäusern ist technisch machbar. Theoretisch könnte die KI sogar komplexe Situationen im Stadtverkehr bewältigen, aber eben noch nicht bis in jedes Detail. Denn der Technologie steht hier eine besondere Herausforderung gegenüber: menschliche Fahrer, Fußgänger, Radfahrer – die sich häufig nicht logisch und auch nicht immer regelkonform verhalten. Diese Übergangszeit, in der autonome und manuell gelenkte Fahrzeuge aufeinandertreffen, wird voraussichtlich viele Jahre dauern. Eventuell wird es nie zu einer vollständigen Autonomie der Flotte kommen. Landstraßen sind aus einem anderen Grund die Domäne, die derzeit am schlechtesten bewältigt wird: Die Fahrzeuge sind hier zum Teil mit sehr großen Geschwindigkeitsunterschieden unterwegs, es gibt jedoch keine Mittelleitplanke. Sehr kleine Fehler könnten also fatale Folgen haben.
Einheitliche Standards sind Voraussetzung für Kommunikation
Und wie steht es um die Kommunikation der Fahrzeuge mit der Infrastruktur? „Technisch ist das kein Problem“, sagt Form. „Wir haben schon vor einigen Jahren gezeigt, wie beispielsweise Ampeln Signale an die Autos senden können und werden dieses Jahr auch Fahrzeuge auf den Markt bringen, die C2X-Kommunkation nach dem europäischen ITS-G5 Standard beherrschen.“ In diesem Bereich geht es vor allem ums Geld, da eine Aufrüstung mit erheblichen Kosten für Land und Kommunen verbunden wäre. „Den Start des autonomen Fahrens müssen wir daher unabhängig von der Infrastruktur planen, die vermutlich erst mit Verzögerung umgesetzt werden kann“, so Form.
Unabhängig von der Einführung automatischer Fahrfunktionen kann vernetztes manuelles Fahren bereits Komfort, Effizienz und Sicherheit erhöhen. Benötigt werden dafür aber einheitliche Standards in ganz Europa. Erst wenn dies gewährleistet ist, können sich Fahrzeuge in Echtzeit untereinander und mit der Infrastruktur abstimmen.
Hohe Zahl an Patentanmeldungen in Deutschland und Europa
Die Entwicklungsabteilungen laufen jedenfalls auf Hochtouren, um das autonome Fahren schnell auf die Straßen zu bringen. Allein beim Europäischem Patentamt gingen in den vergangenen zehn Jahren mehr als 18.000 Patentanmeldungen zu selbstfahrenden Fahrzeugen ein. Davon allein im Jahr 2017 fast 4.000 Stück. Dabei haben die 25 führenden Anbieter 40 Prozent der eingereichten Patentanmeldungen vorgenommen. Die übrigen 60 Prozent verteilen sich auf mehrere 100 Firmen. Die ersten fünf in Europa sind Samsung, Intel, Qualcomm, LG und Bosch. Grundsätzlich standen 2017 in Europa amerikanische und europäische Unternehmen mit jeweils etwa 1.400 Patentanmeldungen an der Spitze. Dabei dominieren die Europäer die Bereiche Fahrverhalten, smarte Logistik, Wahrnehmung, Analyse und Entscheidung, während US-Firmen bei der Kommunikation und Informatik vorherrschen.
In Deutschland kommen laut dem Deutschen Patent- und Markenamt (DPMA) 58 Prozent der Patentanmeldung von einheimischen Unternehmen. Etwa die Hälfte stammt dabei von Autoherstellern, etwa ein Drittel von Zulieferern. Auf Platz eins liegt dabei mit großem Abstand Bosch, gefolgt von Audi. Mit einigen Abstand reihen sich Continental, Ford, GM, BMW, Toyota und VW ein. Auf Platz zehn steht übrigens Google, knapp hinter Daimler – das zeigt deutlich, wie groß die Bedeutung der KI für das autonome Fahren ist.
Zahlreiche Forschungsprojekte und Testregionen
Natürlich ist nicht nur die freie Wirtschaft mit der Entwicklung autonomen Fahrens beschäftigt. Zahlreiche Hochschulen beschäftigen sich mit diesem Thema, arbeiten in Forschungsprojekten zum Teil eng mit Unternehmen, Institutionen und Kommunen zusammen. Bei KoMoD (Kooperative Mobilität im digitalen Testfeld Düsseldorf) sind zum Beispiel zwölf Partner an Bord, die in der Region Düsseldorf autonomes Fahren und eine Vernetzung mit der Infrastruktur in der Praxis erproben. Bei EDDI (Elektronische Deichsel – Digitale Innovation) geht es hingegen darum, Lkw-Platoons im Regelbetrieb über einen längeren Zeitraum im realen Straßenverkehr auf der A9 zu testen sowie die Auswirkungen der Technologie auf die Fahrer.
NAF-Bus (Entwicklung und Evaluierung eines ÖPNV-on Demand-Angebotes mit autonomen Fahrzeugen im öffentlichen Personennahverkehr in ländlichen Regionen) will autonome Kleinbusse in ländlichen Regionen in Schleswig-Holstein fahren lassen. Das Projekt Digitaler Knoten 4.0 (Gestaltung und Regelung städtischer Knotenpunkte für sicheres und effizientes, automatisiertes Fahren im gemischten Verkehr) befasst sich hingegen mit der Erstellung von Szenarien-Katalogen für innerstädtische Knotenpunkte. Dieser kleine Ausschnitt zeigt die Bandbreite. Eines fällt dabei auf: Für das autonome Fahren ziehen alle Beteiligten an einem Strang. Dementsprechend herrscht in Deutschland auch kein Mangel an Testregionen. Denn neue Mobilitätskonzepte werden dringend benötigt.
Anpassungen bei Gesetzeslage mittelfristig erforderlich
Übrigens ist es keineswegs notwendig, für jeden Testlauf ein extra Gelände zu benutzen oder die Straßen zu sperren. Denn seit Sommer 2017 ist es gesetzlich erlaubt, automatisierte Funktionen zu nutzen. „Derzeit ist es allerdings noch so, dass zwingend ein Fahrer im Auto sitzen muss, der bei systemseitiger Aufforderung die Steuerung wieder übernehmen kann“, sagt Tom Gasser Referatsleiter für Automatisiertes Fahren bei der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und Mitglied im VDI-Fachbeirat Automatisierung, Vernetzung, E/E Pilotprojekte. Testfahrten, beispielsweise in abgesperrten Innenstadtbereichen, haben also unter anderem den Zweck, die Technik ohne Risiko in besonderen Situationen zu testen. „Allerdings gelten diese fortschrittlichen Vorschriften für Deutschland, jedoch noch nicht EU-weit. Hier sind Anpassungen dringend erforderlich“, ergänzt Gasser.
Vollständig autonomes Fahren ohne Sicherheitsfahrer ist im normalen Verkehr noch nicht möglich, und Gasser geht davon aus, dass es auch nicht auf einen Schlag genehmigt wird. Hier kommen wieder die Domänen ins Spiel. „Vermutlich wird das vollständig fahrerlose Fahren zum Beispiel zunächst in bestimmten städtischen Bereichen freigegeben“, sagt er. Es könnte also mit der Entwicklung in der Autoindustrie Hand in Hand gehen, die ebenfalls eine sukzessive Umsetzung plant.
Versicherungen könnten zum Katalysator werden
Was derzeit bereits gut geregelt ist, sind Haftungsfragen. „In Deutschland steht der Fahrzeughalter für die Betriebsgefahr seines Fahrzeugs ein. Das muss nicht verändert werden“, erklärt Gasser. „Kommt es doch zu einem Unfall, stellt sich natürlich die Frage, ob das System ordnungsgemäß genutzt wurde. Wenn das der Fall war, ist nicht der Fahrer schuld. Wichtig ist es daher, automatisch und detailliert die Zeiten zu erfassen, in denen das Fahrzeug automatisiert unterwegs ist.“
Sollte sich herausstellen, dass autonomes Fahren tatsächlich die Sicherheit deutlich erhöht, könnten Versicherungen sogar zu einem Katalysator werden – indem sie zum Beispiel günstigere Tarife für entsprechend ausgestattete Fahrzeuge anbieten.
Veröffentlichungsdatum: 07. Mai 2019
Autor: Nicole Lücke