Key Topics

 

Die Key Topics des Profilbereichs Mobility and Transport Engineering sind im Folgenden aufgelistet. Im Bereich Allgemeines unter Forschung finden Sie weitere Informationen zu den aktuellen Forschungsvorhaben, -projekten und zuküftigen Bereichen, in denen der Profilbereich aktiv werden möchte.

 

Aldenhoven Testing Center

Zur Erforschung zukünftiger Fahrerassistenzsysteme, Antriebs-, Fahrzeug- und Mobilitätskonzepte wurde im April 2014 das Aldenhoven Testing Center of RWTH Aachen University GmbH eröffnet. Das Aldenhoven Testing Center ist ein gemeinsames Projekt der RWTH Aachen und des Kreises Düren, welches durch das Land Nordrhein-Westfalen und die EU gefördert wird, um ein branchen- und konzernunabhängiges Testzentrum insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen in NRW zu schaffen. Durch das gemeinsame Engagement des Instituts für Kraftfahrzeuge, des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen und des Instituts für Regelungstechnik sowie des Kreises Düren vertreten durch die ACI GmbH, wurde bereits 2009 der erste Bauabschnitt fertiggestellt. Sowohl
die Unabhängigkeit als auch die Möglichkeit simulierte Galileo- Signale zu nutzen, machen das Testgelände nicht nur für die zahlreichen Automobilzulieferer in NRW attraktiv, sondern auch für Unternehmen aus anderen Branchen wie der Kommunikationstechnik oder dem Verkehrsmanagement.

Mit seinen sechs verschiedenen Streckenelementen biete das ATC einen breiten Rahmen als Umfeld für verschiedene Tests. In diesem Zusammenhang werden auch Galileo-Testgebiete für Kraftfahrzeuge und Schienenfahrzeuge aufgebaut, die europaweit einzigartig sind. Die physikalische Infrastruktur ermöglicht die flexible Darstellung relevanter Verkehrs- und Kreuzungssituationen mit bereits verfügbarer Galileo-basierter Ortung.

Bei Interesse finden Sie auf der Homepage des ATC mehr Informationen zu den einzelnen Streckenelementen usw.

Das ATC ist integriert in das Projekt Campus Aldenhoven des Kreis Düren.

 

Entwicklung neuer und nachhaltiger (u.a. hybrider) Antriebssysteme

Mit dem Center for Mobile Propulsion (CMP) erhält die RWTH einen weiteren hochkarätigen Forschungsneubau. Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt auf der Elektrifizierung von mobilen Antriebssträngen. Die weltweit anstehenden Veränderungen in der Energiewinnung und -verteilung werden sich auch auf den mobilen Sektor maßgeblich auswirken. Innerhalb der bestehenden überregionalen Infrastrukturen für die Energieverteilung wird sich eine Verschiebung zugunsten der Stromversorgung ergeben.

Die Forschungsziele des MTE in dem Bereich der neuen und nachhaltigen Antriebsstränge im mithilfe des CMP sind Folgende:

  • Halbierung der Nutzung mit konventionellen Kraftstoffen betriebenen PKWs im Stadtverkehr bis 2030
  • vollständiger Verzicht auf solche Fahrzeuge in Städten bis 2050
  • Erreichen einer im Wesentlichen CO2-freien Stadtlogistik in größeren städtischen Zentren bis 2030
  • Halbierung der CO2 Emissionen bis 2020 in der Luftfahrt (bezogen auf das Jahr 2000)

Um diesen Zielen einen Schritt näher zu kommen, sind im Rahmen des Profilbereichs MTE Forschungsziele formuliert worden:

  • Umweltfreundliche, sichere und geräuscharme Fahrzeuge für alle Verkehrsträger, von Straßenfahrzeugen über Schiffe bis zu Schienen- und Luftfahrzeugen
  • Umweltverträgliche Kraftstoffe und die zugehörige Infrastruktur
  • Holistische Nachhaltigkeitsbewertungen und -modellierungen von Fahrzeuge und Antriebssystemen

 

Inbetriebnahme der zwei Galileo Testgebiete an der RWTH

Globale Satellitennavigationssystmee (Global Navigation Satellite Systems, GNSS) nehmen einen immer größeren Stellenwert im Bereich der Mobilität bei den einzelnen Verkehrsträgern ein. Dieser Entwicklung trägt die Europäische Union mit dem GNSS "Galileo" Rechnung. Im Gegensatz zu aktuelll verfügbaren Systemen wie GPS biete es den utzern eine höhere Genauigkeit, eine gesetzlich garantierte Verfügbakeit sowie Informationen zur Signalingtegrität in Echtzeit.

Im Rahmen der Task Force Galileo Online: GO! wird ein GNNS-Signal-Empfänger zur Navigation mit Galileo-Signalen sowie ein rudimentäres Flottenmanagementprogram entwickelt. Neben der erhöhten Genauigkeit bei der Positionsverortung mittels Galileo-Signalen, überzeugt der Empfänger durch sehr kurze Latenz-Zeiten sowie eine sehr schnelle Signalwiederaufnahme, nachdem er das GNNS-Signal kurzzeitig verloren hat (z.B. durch eine Tunnel-Fahrt). Aufgrund der hohen Verortungsgenauigkeit sowie der kurzen Latenzzeiten eignet sich der Empfänger perfekt im Einsatz bei hochdynamischen reglungstechnischen Lösungen im Nachbereich (z.B. Zielbremsung und automatisches Ankoppeln von Zügen). Das Anwendungsfeld des Empfängers wird vor allem im Bereich der Bahn-Navigation liegen. Speziell wird im Rahmen dieses Projekts eine klassische Aufgabe aus dem Bereich der Güterbahnhof-Logistik genutzt, um die hohen Potenziale des Empfängers in Bezug auf die Automatisierung im Bahnbereich zu zeigen (aufbauend auf den Projekten SiPos und FlexCargoRail).

Hierzu wird ein Güterbahnhofszenario aufgebaut, bei dem mehrere autonome Züge Wahren in einer optimalen Abfolge zustellen. Hierbei werden als autonome Agenten die am IRT entwickelten Versuchsfahrzeuge (Buggies) verwendet. Erprobt wird das Gesamtsystem in den Galileo Testcentren in Wildenrath (railGATE) und Aldenhoven (automotiveGATE / ATC). Die dort bereitgestellte Infrastruktur eignet sich aufgrund der einstellbaren GNNS-Signalqualität perfekt, um die Zuverlässigkeit des Systems zu testen Die Finanzierung erfolgt durch das DLR / Raumfahrtagentur.

 

Optimierung der Leistungen multimodaler Logistigkeitten

Im Verkehrssektor nehmen trotz ambitionierter CO2-Minderungsziele, steigender Ressourcenkosten und der wachsenden Internalisierung externer Kosten sowohl die Transportleistungen im Güterverkehr als auch die Mobilitätsbedarfe im Personenverkehr weiter zu. Einen wichtigen Beitrag zur Vermeidung der externen Effekte sowie der resultierenden Kapazitätsengpässe kann der multimodale Güter- und Personenverkehr leisten. Die Zielsetzung besteht in der stärkeren Integration nachhaltiger Verkehrsträger in das Verkehrssystem unter Berücksichtigung von (teilweise gegenläufigen) Kriterien hinsichtlich Zeitbedarf / Transportdauer, Flexibilität, Nachhaltigkeit, Akzeptanz etc.

Auf diesem Weg sind derzeit noch wesentliche technische, planerische, informatorische und organisatorische Hemmnisse zu überwinden. Hierbei kann das Know-how der Akteure der RWTH einen wesentlichen Beitrag liefern. Schlüsselstellen sind die Entwicklung von Antriebs- und Speichersystemen für neue Verkehrsträger sowie die Gestaltung internationaler Standards und verkehrsträgerübergreifender Schnittstellen für multimodale, datenkonsistente Telematiksysteme, die Entwicklung robuster Fahrpläne und echtzeitfähiger Routingsysteme auf Basis fortschrittlicher Methoden des Operations Research, die Infrastruktur- und Verkehrssystemplanung sowie das Mobilitätsmanagement und auch die Gestaltung geeigneter Anreizsysteme auf Basis von Akzeptanzerhebungen für den multimodalen Güter- und Personenverkehr.

Konkrete Planungsaufgaben auf langfristiger Ebene sind die integrierte Konzept-, Infrastruktur- und Kapazitätsplanung des Verkehrssystems sowie die Auswahl und Integration neuer Transportmittel und Verkehrsangebote in das System. Auf kurz- und mittelfristiger Ebene sind schnittstellenfreie Informations-, Buchungs- und Abrechnungssysteme zu entwickeln und zu integrieren. Zudem sind geeignete Anreizsysteme sowie optimierende Steuerungssysteme zu entwickeln. Insgesamt ergeben sich komplexe Aufgaben, die nur im interdisziplinären Verbund unter Heranziehung der Kompetenzen aus dem Maschinenbau, der Verkehrs- und Stadtplanung, der Informatik und Elektrotechnik und den Sozial- und Wirtschaftswissenschaften gelöst werden können.

 

Verbesserung der Verkehrssicherheit und Reduktion der Verkehrsnebenwirkungen

Mobilität wird häufig als Grundbedürfnis des Menschen angesehen und folglich von der Gesellschaft gefordert. Dem persönlichen, sozialen und ökonomischen Nutzen der Mobilität müssen die durch die Gesellschaft aufgetragenen Aufwände gegenüber gestellt werden. Diese manifestieren sich hauptsächlich durch den hohen Energiebedarf sowie unerwünschte Emissionen und Verkehrsunfälle.

Die Reduzierung der Anzahl von Verkehrstoten bleibt eine wesentliche Herausforderung im Straßenverkehr, da weltweit jährlich mehr als 1,2 Millionen Menschen bei Verkehrsunfällen sterben. Im Hinblick auf die Verkehrssicherheit hat die Europäische Kommission für 2020 eine Reduktion der Anzahl der Getöteten um 50 Prozent ausgehend von 2010 vorgegeben. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, alle Potenziale zur Erhöhung der Verkehrssicherheit auszureizen.

Neben den Möglichkeiten der passiven Sicherheit eröffnen Maßnahmen der aktiven Fahrzeugsicherheit heutzutage mit dem Ziel der Unfallvermeidung hingegen ein ungleich größeres Potenzial und sind zudem mit geringeren volkswirtschaftlichen Kosten verbunden. Fahrzeuge sollten dabei natürlich auch die spezifischen Kundenanforderungen nach einem komfortablen, nachhaltigem und sportlichen Automobil erfüllen.

Insgesamt muss das Kraftfahrzeug heute folglich die drei Hauptanforderungen nach Effizienz, Fahrsicherheit und Fahrerlebnis erfüllen, wobei sich diese teilweise konträr zu einander verhalten. Stichwort in diesem Zusammenhand sind moderne Fahrerassistenzsysteme, die heute wie damals auf die Unterstützung des Fahrers abzielen. Er steht im Mittelpunkt des Verkehrsgeschehens, da er gemäß der Wiener Konvention für das Führen des Kraftfahrzeugs ultimativ verantwortlich ist. Das Handeln des Fahrers ist dabei in die drei Ebenen unterteilt.

  • Navigationsebene: Hierbei entscheidet der Fahrer über seine Route innerhalb eines bestehenden Straßennetzes, die er während der Fahrt verfolgt.
  • Bahnführungsebene: Auf dieser Ebene wählt der Fahrer entsprechend dem von ihm wahrgenommenen Straßenverlauf und dem umgebenen Verkehr eine Sollgeschwindigkeit und auch einen Sollkurs aus.
  • Stabilisierungsebene: Hierbei agiert der Fahrer als Regler, indem er die primären Bedienelemente wie Lenkrad, Fahr- und Bremspedal sowie Gangwahlhebel geeignet betätigt.

Im Rahmen der Fahrerassistenzsysteme besteht hauptsächlich Unterstützung auf der Bahnführungsebene, da dem Fahrer hier durch geeignege Informationen und Warnungen hinsichtlich der korrekten Anzitipation der Fahraufgabe maßgeblich geholfen werden kann. Bleibt die erforderliche Reaktion des Fahrers dennoch aus, können moderne Fahrerassistenzsysteme unterstützend eingreifen, um einen Unfall möglichst zu vermeiden.

Eine andere Möglichkeit, den Fahrer zu entlasten, stellt die Automatisierung von Teilen der Fahraufgabe bis hin zum hochautomatisierten Fahren dar. Während heute Abstandsregeltempomaten Stand der Technik sind, wird der Fahrer in absehbarer Zukunft die Fahraufgabe beispielsweise auf der Autobahn vollständig an das Fahrzeug
delegieren können, sofern die rechtlichen Voraussetzungen dafür gegeben sind.