Projektinhalte und Ziele

Während die Automatisierung bei Fahrzeugen im Straßenverkehr allmählich voranschreitet und erste Kleinbusse seit 2021 ohne Fahrer betrieben werden dürfen, existieren im Schienenverkehr schon seit vielen Jahren hochautomatisierte oder gar fahrerlose Systeme. Ein Beispiel hierfür stellt die U-Bahn in Nürnberg dar. Im Gegensatz zu U-Bahnen, die auf unabhängigen Bahnkörpern fahren, sind Straßenbahnen allerdings dauerhaft in direktem Kontakt mit anderen, nicht schienengebundenen Verkehrsteilnehmern. Kreuzende Fußgänger oder Radfahrer, komplexe Situationen im Innenstadtgebiet oder die Mitbenutzung der Fahrstraße durch Kraftfahrzeuge machen die Anwendung etablierter Technologien der U-Bahnautomatisierung im Straßenbahnbetrieb unmöglich.

In diesem Forschungsprojekt soll daher analysiert werden, welche Technologien aus anderen Wirtschaftszweigen für die Einführung unterschiedlicher Automatsierungsfunktionen in Straßenbahnen relevant sind. Außerdem sollen Potenziale, die sich durch deren Integration im Betrieb ergeben, identifiziert und Anforderungen, die sich aus den besonderen Rahmenbedingungen des Straßenbahnverkehrs ableiten lassen, definiert werden.

Die Arbeit ist wie folgt strukturiert:

• In einer umfangreichen Literaturrecherche werden bereits durchgeführte Projekte untersucht, die sich mit Automatisierungs- und Vernetzungsfunktionen von Straßenbahnen auseinandersetzen. Im Fokus stehen unter anderem marktreife kollisionsvermeidende Fahrerassistenzsysteme, Pilotprojekte im Bereich kooperativer und intelligenter Tranportsysteme (C-ITS) und die zugrundeliegende Kommunikationstechnik sowie erste Erprobungen der Teilautomatisierung im Linienbetrieb und im Depot. Daraus wird der aktuelle technische und wissenschaftliche Stand konkludiert und die zu überwindenden Herausforderungen werden herausgearbeitet.
• Anschließend wird dargestellt, welche Fahraufgaben sich durch Automatisierung und Vernetzung bewerksteligen lassen und welche Chancen, Schwierigkeiten und Anforderungen zu berücksichtigen sind. Zur Verfügung stehende Querschnittstechnologien wie Sensorik und Kommunikationstechnologien werden genauer betrachtet und hinsichtlich des Nutzens für die Straßenbahnautomatisierung evaluiert. Durch Kombination unterschiedlicher Technologien werden technische Lösungskonzepte für die Erfüllung einzelner Potenziale und Zielsetzungen der Automatisierung entwickelt.
• Um die Bewertung dieser Konzepte zu ermöglichen, wird in Simulationsstudien der Einfluss unterschiedlicher Ansätze auf den Straßenbahnbetrieb analysiert. Dabei wird erörtert, ob und in welchem Ausmaß sich Verbesserungen in der Fahrplanstabilität, Pünktlichkeit, Streckenkapazität, Störungsanfälligkeit oder weiteren Kriterien nachweisen lassen. Als Grundlage der Simulationen wird das Karlsruher Straßenbahnnetz verwendet.
• Im letzten Teil des Projekts wird eine Hochrechnung auf das deutschlandweite Straßenbahnnetz hinsichtlich betrieblicher und wirtschaftlicher Aspekte durchgeführt. Diese basiert auf den Simulationsergebnissen und einer ganzheitlichen Kostenbetrachtung. Des Weiteren werden rechtliche Rahmenbedingungen untersucht und politische Entscheidungsempfehlungen in einer Zukunfts-Roadmap verankert.

Im Wesentlichen dienen die Ergebnisse des Projekts der Konkretisierung und Bereitstellung von Rahmenbedingungen für die Nutzung von Automatisierungs- und Vernetzungsfunktionen im Straßenbahnsektor. Es werden sowohl technische, als auch betriebliche, wirtschaftliche und rechtliche Gesichtspunkte berücksichtigt.