Wie satellitengestützte Sensoren für sicherere Straßen sorgen
Die übermäßige Nutzung der Straßenoberflächen trägt unweigerlich zu deren Verschlechterung bei, was Sicherheitsrisiken für die Nutzenden bedeutet. Besonders akut ist das Problem unter rauen Wetterbedingungen. Problematische Fahrbahnbeläge frühzeitig erkennen zu können, wäre ein guter Weg, um die am Straßenverkehr Teilnehmenden zu warnen und sie zu ermutigen, andere Routen zu nutzen, sowie die Behörden in die Lage zu versetzen, Instandhaltungsarbeiten auf effiziente und optimale Weise durchzuführen.
Entwicklung und Installation von Fahrzeugsensoren
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ESRIUM wurde versucht, diese Ziele mithilfe der Entwicklung und Installation von Fahrzeugsensoren zu erreichen. Das Konzept sieht vor, dass diese Sensoren Daten liefern, um eine digitale Karte der Schäden an Straßenoberflächen zu erstellen, wobei der Vorgang durch Satellitenortung unterstützt wird. „Das Projektvorhaben wurde von den Möglichkeiten des europäischen globalen Navigationssatellitensystems (EGNSS) zur präzisen Geolokalisierung und Autonomie von Fahrzeugen inspiriert“, erklärt Projektkoordinator Matthias Rüther von Joanneum Research in Österreich. „Sobald es möglich ist, die Position von autonomen und halbautonomen Fahrzeugen innerhalb der Fahrspur und quer zur Fahrspur genau zu bestimmen, können diese Fahrzeuge ihren Fahrweg geringfügig ändern, um auch sehr kleinen Veränderungen in der Qualität des Straßenbelags auszuweichen. Mit ESRIUM wollten wir die Datengrundlage für Optimierungsstrategien dieser Art schaffen sowie die Vorteile für die Sicherheit und Ressourceneffizienz im Straßenverkehr aufzeigen.“ Neuartige, im mittleren Preissektor angesiedelte Sensorsysteme zur Erkennung von Straßenschäden wurden aufgrund ihrer Bezahlbarkeit ausgewählt. Es wurde eine Plattform entwickelt, mit der präzise Routenempfehlungen und potenziell gefährliche Stellen auf benutzungsfreundliche Weise an automatisierte Fahrzeug- und Lastkraftwagenflotten sowie an Straßenmeistereien übermittelt werden können.
Erprobung in städtischer Umgebung und auf der Autobahn
Prototypen der projektintern konzipierten kostengünstigen Sensorsysteme wurden an Fahrzeugen montiert und in städtischer Umgebung und auf der Autobahn getestet. Dabei nutzten die Algorithmen die zur Erkennung und Klassifizierung von Straßenschäden gesammelten Daten. Dank Satellitenortung konnte der genaue Standort jedes gemeldeten Schadens genau bestimmt werden. „Die Fahrzeugflotten trugen ein kostengünstiges Sensorsystem, mit dem kontinuierlich die Fahrbahnoberfläche überwacht wurde“, sagt Rüther. „Diese Sensordaten wurden mithilfe von KI-Verfahren in Informationen über die Straßenqualität umgewandelt. Diese Informationen können dann direkt als digitale Karte betrachtet werden, indem sie zum Beispiel direkt auf OpenStreetMap überlagert werden.“ Diese digitale Karte der Schäden auf Straßenoberflächen beinhaltet Stellen auf der Straße, die gemieden werden sollten. Mit KI-Verfahren wurde außerdem vorhergesagt, wie sich die Straßenqualität im Lauf der Zeit weiter verschlechtern könnte. Diese Informationen sind für die Planung der Straßeninstandhaltung wertvoll.
Eine zusätzliche Ebene der Sicherheit und Effizienz
Das Projekt ESRIUM wurde im Vorgriff auf die flächendeckende Einführung von teilweise automatisierten Fahrzeugen und Lkw-Flotten gestartet. Die Sensoren wurden speziell entwickelt, um einfach installierbar zu sein und um eine zusätzliche Ebene der Sicherheit und Effizienz zu schaffen. „Um mögliche Fallstricke beim Markteintritt frühzeitig zu erkennen, wurde eine Anwendungsakzeptanzstudie durchgeführt“, ergänzt Rüther. Die nächsten Schritte umfassen die Entwicklung einer produktionsreifen Version des Sensorsystems und die Automatisierung des gesamten Arbeitsablaufs. Das Projektkonsortium plant außerdem, Wege zu finden, um die endgültige Straßenabnutzungskarte nahtlos in den alltäglichen Gebrauch zu integrieren sowie die Lösung auf Land- und Nebenstraßen auszuweiten. „Wir hoffen, dass in Kürze ein Folgeprojekt gestartet wird, um den technologischen Reifegrad dieser Innovationen zu erhöhen“, merkt Rüther an. „Eine weitere Demonstrationsphase wird dazu beitragen, die erste Kundschaft davon zu überzeugen, in das System zu investieren und es auf dem Markt einzuführen.“
Schlüsselbegriffe
ESRIUM, digital, Straße, Oberfläche, Schäden, EGNSS, European Global Navigation Satellite System, europäisches globales Satellitennavigationssystem, Fahrzeug, Satellit
