ÖV: Standardisierte Leitsystemanbindung automatisierter Fahrzeuge mittels KI

Das Projekt ÖV-LeitmotiF-KI

Der Einsatz automatisierter Fahrzeuge (AF) im Öffentlichen Verkehr (ÖV) erfordert ihre organisatorische und technisch standardisierte Integration in die betrieblichen Prozesse des ÖV. Die steigende Komplexität der Prozesse soll durch KI-Verfahren unterstützt werden. Gleichzeitig ist der ÖV als Betreiber für den sicheren Betrieb verantwortlich.

Eine Standardisierung ist daher nicht nur wesentlich für einen diskriminierungsfreien Marktzugang der AF-Hersteller, sondern auch für die risikoarme Integration von KI-Technologien in die betrieblichen Prozesse und die Vereinfachung von Genehmigungsprozessen.

Projektziel

Zur wirtschaftlichen Integration von AF in den ÖV wird ein sicherheitsgerechtes und standardisiertes Referenzmodell für die Integration von AF der Automatisierungsstufe 4 und höher entwickelt. Darin wird der Mehrwert KI-gestützter Methoden zur Beherrschung der Prozesskomplexität beschrieben.
Das Referenzmodell definiert umfänglich die betrieblichen Prozesse im Regel- und Störungsbetrieb sowie die Schnittstellenspezifikationen zwischen Leitsystemen und Fahrzeugen. Wesentlich ist die Sicherung der Akzeptanz durch eine nutzerzentrierte Gestaltung der Mensch-Technik -Interaktion für die technische Aufsicht und die Fahrgäste. Ein Leitfaden unterstützt den sicherheitsgerechten Genehmigungsprozess.

Vorgehen

Nach der Definition der Rollen, der Aufgaben sowie der Kooperationen im Kontext der Schnittstelle Fahrzeug-Leitsystem werden die KI-Potentiale für die Betriebsprozesse mit Beachtung der Sicherheitsanalyse beschrieben. Unter Berücksichtigung der KI-Datenbedarfe wird ein Datenmodell zur Standardisierung der Schnittstellen entsprechend dem Branchenstandard „Internet of Mobility“ (IoM, VDV435) im Sinne von „Industrie 4.0“ abgeleitet.
Die Validierung geschieht durch deren Implementierung im Testfeld und im Realbetrieb sowie durch den VDV-Branchenstandardisierungsprozess. Der Entwicklungsprozess ist geprägt durch eine iterative nutzerzentrierte Gestaltung der Mensch-Technik-Interaktion, insbesondere bei KI-Verfahren sowie durch eine Bewertung des Risikos bei der Integration von AVs in die betrieblichen Prozesse.

Förderung und Laufzeit

Das Projekt ÖV-LeitmotiF-KI wird von Januar 2022 bis Juni 2024 durchgeführt im Rahmen der Fördermaßnahme „Ein zukunftsfähiges, nachhaltiges Mobilitätssystem durch automatisiertes Fahren und Vernetzung“ des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur.

Projektstand 

Der aktuelle Projektstand und die bisher erzielten Ergebnisse werden vom VDV im Rahmen des AP7 "Projektintegration" regelmäßig in den VDV-Ausschüssen ATI und K3 sowie deren Unterausschüssen und Arbeitsgruppen vorgestellt und diskutiert. Darüber hinaus finden auch regelmäßig Präsentationen auf ausgewählten Fach-Seminaren und Kongressen statt.
Dafür ist die folgende Standard-Präsentation Grundlage. Sie gibt einen jeweils aktuellen Projektüberblick und einen kurzen Einblick in die erzielten Ergebnisse und aktuellen Arbeiten.

Projektergebnisse

Die endgültigen Projektergebnisse werden nach Projektende in Form der Abschlussberichte veröffentlicht. Es ist beabsichtigt, sie als Grundlage für VDV-Schriften und -Mitteilungen zu verwenden.

Im Arbeitspaket 2 "Definition des KI-gestützten Referenzmodell"  wurden u.A. die folgenden beiden Dokumente erarbeitet:

Use Cases für die Integration automatisierter Fahrzeuge in den ÖV mit den wesentlichen Inhalten

  • Menschzentrierte Gestaltung der Integration
  • Rollen und Akteure
  • Beschreibung betrieblicher Use Cases verbal und als Swimlane-Diagramm.
    Jeder Use-Case wird (soweit anwendbar) zunächst im konventionellen Betrieb mit Fahrpersonal beschrieben
    und dann in die Situation mit automatisierten Fahrzeugen ohne Fahrpersonal übertragen.

Referenzmodell mit den wesentlichen Inhalten

  • Kontext Öffentlicher Verkehr (ÖV) und Automatisiertes Fahren (AD)
  • Referenzarchitektur als UML-Komponentendiagramm
    mit Beschreibung der Komponenten und Schnittstellen


Beide Dokumente wurden im Frühjahr 2023 vorläufig abgeschlossen,  aus den Arbeiten der folgenden Arbeitspakete werden sich aber noch Anpassungen und Korrekturen ergeben. Auch wird es im Referenzmodell-Dokument noch ergänzende Kapitel zum (KI-)Datenmodell geben.

Desweiteren wurden im Arbeitspaket 3 "Spezifikation der KI-Anwendungsfälle" u.A. die folgenden beiden Dokumente erarbeitet:

Schnittstellenspezifikationen für die folgenden Schnittstellen der Referenzarchitektur:

  • "ÖV-ÖV": Luftschnittstelle zwischen ÖV-Leitstelle und ÖV-Bordrechner: Dispositive Maßnahmen
  • "ÖV-AD": Schnittstelle zwischen ÖV-Leitstelle und AD-Leitstelle: Missionsübergabe
  • "AD-AD": Schnittstelle zwischen AD-Leitstelle und AD-Bordsystem

KI-Anwendungsfälle: Beschreibung und Bewertung potenzieller KI-Anwendungen


Die genannten Dokumente können beim VDV-Ansprechpartner (s.u.) angefordert werden.
Das Projekt stellt diese Dokumente als Zwischenstände zur Information zur Verfügung, behält sich aber während der Projektlaufzeit ständig Korrekturen, Änderungen und Ergänzungen dieser Dokumente vor.




Projektpartner



Dr. Claus Dohmen

Ihr Ansprechpartner

0221 57979-135