Hoppen, Fabian (2022)
Entwicklung einer Methodik zur Identifikation von sicheren Orten für Nothaltemanöver fahrerloser Fahrzeuge.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00022472
Masterarbeit, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Im Hinblick auf die neuen Megatrends der Vernetzung, der Elektrifizierung, der geteilten Mobilität und der Automatisierung, befindet sich die Automobilindustrie in einem Zeitalter der Neuausrichtung. Grundlegendes Ziel ist die Neugestaltung der zukünftigen Mobilität und das Generieren eines Mehrwerts bezüglich Sicherheit, Komfort und Effizienz des Fahrens einerseits sowie hinsichtlich der Lebensqualität der Menschen andererseits. Vor diesem Hintergrund startete im Jahr 2018 eine Forschungsinitiative unter dem Projektnamen UNICARagil, um ein völlig neuartiges Konzept von automatisierten und vernetzten Elektrofahrzeugen zu entwickeln. Aus dieser Entwicklung resultieren neben einigen möglichen Vorteilen auch eine Reihe neuartiger Herausforderungen, die zu bewältigen sind. Eine dieser Herausforderungen ist die zum sicheren Betrieb im urbanen Straßenverkehr notwendige Freigabe von fahrerlosen Fahrzeugen. Im Falle einer Überschreitung der Systemgrenzen eines solchen Fahrzeugs besteht die Notwendigkeit, wieder einen sicheren Zustand herbeizuführen. Die Ausführung des sicheren Anhaltens und das damit verbundene Stehenbleiben an einem sicheren Halteort stellt in diesem Kontext eine Möglichkeit dazu dar. Daher liegt das Ziel der vorliegenden Arbeit darin, eine Methodik zur Identifikation von diesen sicheren Orten für Nothaltemanöver zu entwickeln und initial auf eine Referenzstrecke anzuwenden. Als Lösungsansatz wurde dazu ein vierstufiges Vorgehen gewählt. Ausgehend von einer ausführlichen Literaturrecherche wurde in einem ersten Schritt eine Abgrenzung der Automatisierung, Autonomie und Fahrerlosigkeit vorgenommen. Es wurden relevante Definitionen sowie Begriffe im Kontext der Sicherheit des automatisierten Fahrens erläutert und auf die Problemstellung dieser Arbeit angepasst. Des Weiteren diente der erste Teil der vorliegenden Arbeit dazu, die Literatur im Rahmen des sicheren Anhaltens, auf potenziell sichere Halteorte zu untersuchen und bereits initiale Kriterien daraus abzuleiten. In diesem Zusammenhang wurden zudem Ursachen einer Systemdegradation aufgezeigt und zuletzt eine Arbeitsdefinition für sichere Halteorte entwickelt. Anhand der Durchführung eines Brainstormings und verschiedener Fehlerbaumanalysen wurden im zweiten Teil weitere Kriterien für Halteorte identifiziert und kategorisiert. Zudem wurden harte Kriterien abgeleitet, welche potenzielle Halteorte als solche ausschließen sowie Kriterien hoher Priorität, deren Einbindung in die durchgeführte HARA für Halteorte im anschließenden Teil erforderlich war. Im dritten Teil dienten die Kriterien schließlich dazu, potenziell gefährliche Szenarien und Missionsgefährdungen zu entwickeln. Diese wurden innerhalb einer HARA für Halteorte hinsichtlich der drei Risikodimensionen Kontrollierbarkeit, Auftretenswahrscheinlichkeit und Schadensschwere bewertet, um verschiedene Risikolevel zuzuordnen. Darauf aufbauend war im Anschluss eine Aussage über die Sicherheit möglich. In diesem Zusammenhang wurde die ursprüngliche HARA für funktionale Sicherheit nach ISO 26262 auf die Halteortproblematik angepasst. Insbesondere die Risikodimensionen wurden dazu neu definiert und spezifiziert. Unter anderem wurde beispielsweise ein Sichtweitenmodell hinsichtlich der Kontrollierbarkeit durch andere Verkehrsteilnehmer für das Halten in bestimmten Kurvenbereichen entwickelt. Im vierten Teil wurde die entwickelte Methodik, d.h. die identifizierten gefährlichen Szenarien und Missionsgefährdungen auf verschiedene Streckenabschnitte einer Referenzstrecke angewendet. Daraus wurden schließlich sichere Halteorte für die ausgewählten Streckenabschnitte identifiziert und zugleich die Tauglichkeit der Methodik bestätigt. Die vorliegende Arbeit bietet daher erstmals eine anwendbare Methodik, die dazu dient, sichere Halteorte im urbanen Straßenverkehr anhand bestimmter Kriterien bzw. Merkmale zu identifizieren. Dies ermöglicht das Erreichen eines sicheren Zustands nach Ausführung eines Nothaltemanövers und bietet das Potenzial zur Ableitung eines Algorithmus und Implementierung in fahrerlosen Fahrzeugen.

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