Interview: Dr. Thomas Benz, PTV Group, über Simulation und das Auto der Zukunft

Für die Autoindustrie bricht bald eine neue Ära an. Noch sind die meisten Autos mit Verbrennungsmotor unterwegs, und fast alle mit menschlichen Fahrern. Doch die Zukunft des autonomen und elektrischen Fahrens zeichnet sich schon deutlich am Horizont ab. Was heißt das für die Produktentwicklung und da besonders für die realitätsnahe Verkehrssimulation in frühen Entwicklungsphasen? Das erklärt Dr. Thomas Benz, Solution Director Automotive bei der PTV Group, einem Unternehmen, das Lösungen für die Verkehrssimulation entwickelt. 

Virtual Reality Magazin (VRM): Nach dem Report der Marktforscher von RethinkX („Rethinking Transportation 2020-2030: The Disruption of Transportation and the Collapse of the ICE Vehicle and Oil Industries“) würden im Jahr 2030 95 Prozent der in den USA per Auto zurückgelegten Kilometer in autonomen, elektrisch angetriebenen und on demand genutzten Fahrzeugen abgewickelt werden. Inwiefern ist ein solches Szenario realistisch und auf die Situation in Deutschland übertragbar?

Dr. Thomas Benz: Der entscheidende Faktor in diesem Szenario ist der Nutzer. Inwiefern ist er bereit, neue Angebote wie diese anzunehmen? Der elektrische Antrieb ist dabei der unproblematischste Aspekt. Gegenüber autonomem Fahren bestehen sicherlich zunächst Bedenken, vor allem hinsichtlich der Sicherheit und der Verantwortung. Beim Thema „Sharing“ kommen insbesondere psychologische Aspekte zum Tragen. Dieser Ansatz ist im Bereich der Mobilität noch wenig bekannt. In anderen Bereichen, wie z.B. beim Konsum von Musik, ist „Nicht-Besitz“ bereits ein beliebtes Nutzungsmodell. Hinzu kommt, dass die Nutzermentalität sich je nach Region deutlich unterscheidet. So sind in Europa und ganz besonders in Deutschland Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes (beim Sharing-Konzept muss der Nutzer unweigerlich Informationen preisgeben, die er bei konventionellen Fortbewegungsarten für sich behält, wie zum Beispiel: Ziel, Abholstation, spätmöglicher Ankunftszeitpunkt, etc.) stärker ausgeprägt als in anderen Regionen.

Um es klar zu sagen: ich halte die Angabe: 2030 werden 95 Prozent der zurückgelegten Kilometer in autonomen, elektrischen on demand Fahrzeugen passieren, auf Deutschland für nicht übertragbar.

VRM: Wie wirken sich die genannten Trends wie Automatisierung und Sharing auf die Produktentwicklung im Automobilbau aus?

Dr. Thomas Benz: Autonome Fahrzeuge sind die logische Weiterentwicklung von Fahrerassistenzsystemen. Insofern ist die Autonomie ein Weg, der bereits vor geraumer Zeit eingeschlagen wurde. Der elektrische Antrieb ist ebenfalls eine bekannte Größe. Schon in der Automobil-Frühzeit waren elektrische Fahrzeuge eine Alternative – man denke an das Rekordfahrzeug „La jamais contente“ (ein elektrisch betriebener Wagen, der 1899 als erstes Straßenfahrzeug eine Geschwindigkeit von über 100 km/h erreichte). Der entscheidende Faktor bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist die Energiespeicherung.

Bei der Shared Economy, also auch bei der On-demand Mobility, hängt die Produktentwicklung an den angebotenen Services und wie erfolgreich diese angenommen werden: wollen die Nutzer eher mit anderen gemeinsam transportiert werden, ähnlich wie heute im Öffentlichen Verkehr, oder bevorzugen sie individuelle Fahrten, eher wie heute im Taxi? Die Tendenz hat Einfluss auf die verwendeten Fahrzeuggrößen. Mit Sicherheit ist dies auch von der räumlichen Struktur abhängig: in der Großstadt wird dies anders sein als in ländlichen Gegenden; und dies nicht nur aus psychologischen Gründen.

VRM: Welche Gesichtspunkte gilt es in der Simulation autonomer, elektrisch angetriebener Fahrzeuge besonders zu berücksichtigen?

Dr. Thomas Benz: Der große Unterschied von autonomen zu konventionell gesteuerten Fahrzeugen ist der fehlende menschliche Einfluss auf den Fahrprozess. Das menschliche Verhalten wird durch Technik ersetzt. Das spiegelt sich selbstverständlich auch in der Simulation. Von besonderem Belang ist dabei die Bewegung der Fahrzeuge: Wie beschleunigen sie? Welche Geschwindigkeiten fahren sie? Welche Abstände halten sie ein? Dies wird anders sein als bei den heutigen manuell gesteuerten Fahrzeugen – und genau darin liegt auch eine große Chance für die Verbesserung der Verkehrsverhältnisse. Nur wenn diese genau abgebildet werden können, liefert die Simulation vertrauenswürdige Ergebnisse – für deren Entwicklung ebenso wie für die Bewertung der Auswirkungen.

VRM: Was zeichnet eine Software wie PTV Vissim gegenüber anderen Lösungen aus?

Dr. Thomas Benz: PTV Vissim ist seit mehr als 25 Jahren DER Standard in der mikroskopischen Verkehrsfluss-Simulation. Aus dieser Erfahrung und der stetigen Weiterentwicklung ist die Software zu einem Tool gereift, das durch die Nutzeranforderungen äußerst praxisgerecht ausgerichtet ist. Neben der einfachen Bedienung der vorhandenen Modelle für die Nachbildung realistischer Szenarien besitzt es Schnittstellen, mit denen es in die bestehende Tool Chain eingebettet werden kann.

VRM: Inwiefern können die Ergebnisse einer Verkehrssimulation die Entwicklungsprozesse im Automotive-Bereich in frühen Phasen optimieren helfen? Können Sie uns, bitte, ein Beispiel hierfür nennen?

Dr. Thomas Benz: Die Verkehrssimulation erlaubt schon in frühen Entwicklungsphasen erste Konzepte zu testen. Erfahrungsgemäß hilft dies bei mehreren Aspekten: durch die nötige Umsetzung der Konzepte in „fahrfähige“ Algorithmen wird schon in frühen Phasen ein Augenmerk auf das Gesamtkonzept gelegt. Beim Platooning beispielsweise wird nicht nur das Aufeinanderfolgen von Fahrzeugen in engem Abstand beleuchtet, sondern auch das Zusammenstellen und Auflösen einer Kolonne. Außerdem zeigt die Simulation sehr schnell den richtigen Weg der Weiterentwicklung auf und vermeidet damit zeit- und kostenintensive Fehlentwicklungen.

VRM: Inwieweit lassen sich reale Tests einsparen?

Dr. Thomas Benz: In erster Linie geht es nicht darum, die Anzahl realer Tests zu reduzieren, sondern darum, diese zielgerichtet durchzuführen. Ein Prozentsatz lässt sich dafür nicht allgemeingültig angeben; dies ist nicht nur funktionsabhängig, sondern auch vom Umfeld bestimmt: Sobald der Verkehrsablauf ins Spiel kommt, haben wir es auch mit stochastischen Einflüssen zu tun. Ein ganz wesentlicher Vorteil liegt in der systematischen Arbeit mit der Simulation: hier lassen sich verschiedene Einflussgrößen parallel untersuchen. Entsprechende Hardware zur Parallelisierung vorausgesetzt, dauern eben 1'000 Experimente gleich lang wie 10 – und die „Million Kilometer über Nacht“ sind ausschließlich per Simulation realisierbar. Aber gerade letzteres braucht auch eine Methodik, die für diese Million Kilometer entsprechende unterschiedliche Ergebnisse erzeugt und nicht nur am Mittelwert orientiert ist.

VRM: Wie profitierten Anwender von der Schnittstelle zur CarMaker-Produktfamilie der IPG Automotive?

Dr. Thomas Benz: PTV Vissim bewegt die Fahrzeuge, die das CarMaker-Ego-Fahrzeug umgeben in einer realistischen Art und Weise. Der Nutzer spart sich damit die detaillierte Vorgabe der Trajektorien dieser Fahrzeuge – ein Vorteil insbesondere bei einer großen Anzahl von Umgebungsfahrzeugen. Weiterhin können sich diese Fahrzeuge von Simulation zu Simulation unterschiedlich verhalten – wie auch in der Realität, wo an zwei aufeinanderfolgenden Tagen dieselben Fahrer nicht in derselben Reihenfolge, Geschwindigkeit, etc. hintereinander herfahren.

VRM: Inwieweit werden sich autonome Fahrzeuge anders verhalten als jene mit menschlichen Fahrern und würde sich damit die Verkehrssimulation in Zukunft vereinfachen?

Dr. Thomas Benz: Verhalten sich autonome Fahrzeuge exakt wie menschlich gesteuerte, ergibt sich aus verkehrlicher Sicht kein Vorteil. Das, was das autonome Fahrzeug besser kann als ein Mensch, beispielsweise schneller reagieren oder auch genauer sensieren, setzt sich in einem entsprechend veränderten, verbesserten Verhalten um. Ein Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug muss sich nicht mehr an der menschlichen Reaktionszeit orientieren, Fahrzeuge, die kommunizieren und ihr Verhalten mitteilen, können den Ablauf an Kreuzungen deutlich effizienter gestalten – Rechts- oder Linksabbiegen ist bei einem autonomen Fahrzeug exakt bekannt und ist unabhängig vom zufällig vergessenen Blinker.

Ein Beispiel: Die aktuelle Vorgabe für den Abstand zwischen zwei Fahrzeugen beträgt zwei Sekunden. Die Fahrzeuge werden von Menschen gesteuert, das heißt, die Richtlinie orientiert sich an der durchschnittlichen menschlichen Reaktionszeit. Fahrzeuge, die autonom fahren, haben keine verzögerte Reaktionszeit und damit einen anderen Wert. Dementsprechend müssten auch Gesetze und Vorgaben an die veränderten Umstände in Zukunft angepasst werden. 

VRM: Herr Dr. Benz, vielen Dank für das Gespräch. 

Die Fragen stellte Andreas Müller.

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