Automatisiertes Fahren im Strassentunnel: Chancen, Risiken und ideale Strecken

Abstract

Selbstfahrende intelligente Fahrzeuge bringen ein neues Fahrverhalten in die Strassenverkehrssysteme ein, welches die derzeitigen Verkehrsnetze verändern wird, besonders in Anbetracht des noch über lange Zeit zu erwartenden Mischverkehrs. Die strategische Ausrichtung des ASTRA umfasst das ausdrückliche Ziel, dass bis im Jahr 2030 auf Nationalstrassen hoch- und vollautomatisierte Fahrzeuge verkehren können. Zur Zielerreichung sind sowohl die gesellschaftliche Akzeptanz dieser neuen Mobilitätsform zu fördern als auch die technische und betriebliche Machbarkeit zu testen. Eine wichtige Voraussetzung für erste Testanwendungen unter realen Verkehrsbedingungen ist die Ermittlung idealer Strecken. In diesem Forschungsprojekt haben wir folgende Hypothese untersucht: "Tunnel auf Hochleistungsstrassen sind prädestinierte Infrastrukturen zur Förderung des hoch- und vollautomatisierten Fahrens". Weil es für solche Systeme noch keine standardisierten Betriebsmerkmale und Erfahrungswerte aus der Praxis gibt, haben den aktuellen Stand der Forschung und Technik zusammengefasst. Daraus wurde ersichtlich, dass das Verhalten automatisierter Fahrzeuge unter bestimmten Infrastrukturbedingungen, wie z. B. in Tunneln und bei ungünstigen Wetterbedingungen, weiterhin unklar bleibt. Während die Sicherheit und Effizienz des Fahrens in Tunneln derzeit mit Faktoren wie Ablenkung des Fahrers, Beleuchtung und Verkehrsfluss in Verbindung gebracht werden, stellt die Einführung hochautomatisierter Fahrzeuge eine grosse Herausforderung für das Verständnis ihrer Auswirkungen auf die Tunnelsicherheit dar. Die heute für das automatisierte Fahren verwendeten Sensoren wie Kameras, LiDARs und Radare zeigen unter realen Bedingungen einen erheblichen Leistungsabfall, und es werden massgeschneiderte Testverfahren für ADAS benötigt, um den ordnungsgemässen Betrieb autonomer Fahrzeuge zu gewährleisten. Um diesen Wissenslücken zu füllen und die Hypothese zu testen, wurden Expertenworkshops durchgeführt und ein Fragebogen kreiert, mit welchem Kriterien für geeignete Tunnelstrecken definiert wurden. Mit diesen Kriterien haben wir ausgehend von der TUSI-Liste 23 Tunnels als mögliche Teststrecken für autonomes Fahren ermittelt. In einer anschliessenden Diskussion mit den ASTRA Filialen wurden Liste nochmals eingeengt und konkret 7 Tunnels als gut geeignet vorgeschlagen. Das Forschungsprojekte zeigt auf, dass die Modernisierung von Tunneln zur Unterstützung automatisierter Fahrzeuge notwendig erscheint, diese beinhaltet unter anderem geeignete Lichtverhältnisse, Unfallerkennungsverfahren, Kommunikations- infrastrukturen und klare Fahrbahnmarkierungen. AVs und CAVs haben zusätzlich das Potenzial, die Verkehrssicherheit zu verbessern und die Kapazität durch Kommunikation und Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur zu erhöhen. Tunnel können somit auch als Informationszentren für Fahrer genutzt werden, um sie sowohl in normalen als auch in Notfallsituationen zu unterstützen. Das vorliegenden Forschungsprojekt bestätigt die Hypothese, dass «Tunnel auf Hochleistungsstrassen prädestinierte Infrastrukturen zur Förderung des hoch- und vollautomatisierten Fahrens sind. Offen bleibt die Frage, welche flankierenden Massnahmen noch getroffen werden müssen, um Tests mit automatisierten Fahrzeugen im realen Verkehrsbetrieb mit Mischverkehr durchzuführen. Daraus ergibt sich folgender Forschungsbedarf: Es gilt standardisierte Testbedingungen in Tunneln zu entwickeln. Wie müssen Tunnelwände beschaffen sein, um die Sensorik möglichst nicht zu stören? Welche Tunnelbeschaffenheit kann Reflexionen verursachen und unter welchen Umständen werden Sensoren beeinträchtigt. Um diese Unklarheiten zu beseitigen sind Tests unter realen Bedingungen notwendig. Weiter wird die Entwicklung von Testprotokollen und einer standardisierten Messmethodik zur Bewertung der Leistung von Sensoren Gegenstand zukünftiger Forschungsprojekte sein.