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Beim automatisierten Fahren müssen Fahrer mit hochkomplexer Technik interagieren

Das Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo) der TU Ilmenau hat einen hochmodernen Fahrsimulator errichtet, der heute öffentlich präsentiert wird.

Der neue Fahrsimularor des Thüringer Innovationszentrums Mobilität (ThIMo). Foto: TU Ilmenau/ThIMO

Einen Fahrsimulator, mit dem im Zeitalter automatisierter Fahrzeuge Forschung und Entwicklung des Verhaltens der Fahrzeugfahrer betrieben wird, präsentiert die Technische Universität Ilmenau heute in der Projekthalle des Thüringer Innovationszentrums Mobilität. Die Investitionskosten des dynamischen Fahrsimulators betrugen 420.000 Euro. Davon wurden 300.000 aus der ThIMo-Förderung des Landes Thüringen und des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung EFRE und die restlichen 120.000 vom Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik der TU Ilmenau finanziert.

Mensch-Maschine-Schnittstellen wichtiger denn je

Im Zeitalter hochautomatisierter Fahrzeuge sind Mensch-Maschine-Schnittstellen wichtiger denn je. Zum effektiven, sicheren und komfortablen Führen eines Fahrzeugs und zum Bedienen von Infotainment-Systemen müssen Fahrer und Insassen auf vielfältige Weise mit hochkomplexer Technik interagieren. Schon seit 20 Jahren untersuchen Wissenschaftler der TU Ilmenau besonders die haptischen, also die berührungssensiblen Interaktionen des Fahrers mit dem Fahrzeug. Unterstützt durch Technik und Elektronik, soll der Fahrer in die Lage versetzt werden, auf spezielle Fahrsituationen zu reagieren, etwa beim Beschleunigen, beim Bremsen und beim Lenken. Die Entwicklung spezieller technischer Prüfstände und mobiler Versuchsträger mündete in dem neuen, innovativen Fahrsimulator. 

Der dynamische Fahrsimulator wurde seit 2018 durch das Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik der TU Ilmenau entwickelt und aufgebaut. Die virtuelle Forschungs- und Entwicklungsplattform auf der Basis eines PKW-Fahrerbereichs ist im Gegensatz zu den bisherigen Prüfständen in der Lage, auch die komplexen Anforderungen an die Mensch-Maschine-Interaktion bei hochautomatisiertem Fahren zu berücksichtigen, insbesondere auch in Mischverkehr-Szenarien, also wenn der Verkehr gleichzeitig aus konventionellen, von einem Fahrer gesteuerten und aus hochautomatisierten Fahrzeugen besteht.

Visualisierungseinheit simuliert unterschiedliche Verkehrsszenarien

Der einsitzige Fahrsimulator verfügt über eine Visualisierungseinheit, die unterschiedliche Verkehrsszenarien simuliert. Haptische Interfaces für Lenkrad, Bremse und Pedalen können während der Prüfläufe hinsichtlich Steifigkeit, Dämpfung usw. dynamisch eingestellt werden. Mithilfe von Probanden, die als Fahrer fungieren, kann mit einem elektrisch aktuierten Bewegungssystem und einem Echtzeit-Computer eine Vielzahl an wissenschaftlichen Untersuchungen durchgeführt werden: die Reaktion des Fahrers auf unvorhersehbare Verkehrssituationen oder Fahrzeugfunktionen, etwa einem Reifenplatzer; die Bewertung, wie effektiv und intuitiv neue Bedienelemente vom Fahrer zu handhaben sind; die Personalisierung von Bedien-Interfaces auf unterschiedliche Fahrer; die Fähigkeit des Fahrers, Fahrzeuge verschiedener Automatisierungsphasen zu bedienen.

Der virtuelle Fahrsimulator ist in Echtzeit mit einer Vielzahl an Simulationssystemen und Prüfständen gekoppelt, die sich zum Teil Kilometer entfernt von seinem Standort befinden. Diese sogenannte X-in-the-loop-Architektur befindet sich in der Pilotphase und soll künftig Entwicklungen hochautomatisierten Fahrens in komplexem Verkehr ermöglichen. Bereits jetzt schließt sie alle ThIMo-Prüfstände ein, etwa den Vier-Rollen-Leistungsprüfstand, die Virtuelle Straße oder das Prüfzentrum für Fahrwerks- und Bremsentechnik. Das derzeit in Ilmenau erprobte dezentrale Konzept unterschiedlicher Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen, die weit voneinander entfernt, aber virtuell miteinander verbunden sind, könnte die bislang angewandten Entwicklungsverfahren an einem Ort in Zukunft revolutionieren.