Aktuelle Nachrichten aus dem IFZN

Lehrforschungsprojekt DriveOhm 2025 – Weiterentwicklung eines modellbasierten Testfelds für automatisierte und vernetzte Fahrfunktionen

Mit DriveOhm verfolgt die Technische Hochschule Nürnberg seit 2024 das Ziel, komplexe Technologien der automatisierten und vernetzten Mobilität im Modellmaßstab erfahrbar und forschungsorientiert nutzbar zu machen. Aufbauend auf einer sensorgestützten RC‑Fahrzeugplattform im Maßstab 1:10 wurde das Testfeld im Jahr 2025 deutlich erweitert und um mehrere zentrale Komponenten ergänzt. Dadurch können nun sowohl fahrzeugseitige Assistenzfunktionen als auch kooperative Fahrzeug‑Infrastruktur‑Szenarien untersucht und im Rahmen von Praktika sowie Studien‑ und Abschlussarbeiten umgesetzt werden.

Das Projekt wird durch die Lehrforschung der TH Nürnberg gefördert und verbindet ingenieurwissenschaftliche Lehre, modellbasierte Funktionsentwicklung und praxisnahe Forschung. Studierende arbeiten dabei entlang vollständiger Entwicklungsprozesse: von der Anforderungsanalyse über den Architekturentwurf und die Modellierung bis hin zur Implementierung und Verifikation am realen System.

Modellbasierte Entwicklung von Assistenzsystemen im Niedriggeschwindigkeitsbereich

Ein Kernziel des Projekts ist die Entwicklung und Erprobung von Fahrerassistenzfunktionen, wie sie insbesondere in urbanen Szenarien relevant sind. Die Studierenden entwickelten ihre Funktionen modellbasiert in MATLAB/Simulink und übertrugen die Modelle im Anschluss auf die eingebetteten Plattformen der RC‑Fahrzeuge. Durch diesen modellbasierten Workflow konnten verschiedene Systemvarianten simuliert, Funktionalitäten parametrisiert und schließlich am realen Fahrzeug verifiziert werden.

Im Rahmen des Lehrformats entstanden 2025 drei zentrale Funktionsmodule:

LiDAR‑basierte Hinderniswarnung:
Auf Basis einer 360°‑LiDAR‑Erfassung wurde ein Warnsystem umgesetzt, das Umgebungspunkte mit der aus Geschwindigkeit und Lenkwinkel berechneten Fahrzeugtrajektorie abgleicht. Befindet sich ein Objekt im prognostizierten Fahrkorridor, wird eine Warnung ausgegeben. Das System wurde mehrfach iteriert, um Reichweite, Schwellenwerte und Erkennungsstabilität zu optimieren.

Parklückenerkennung:
Über die kontinuierliche Auswertung seitlicher LiDAR‑Messungen wird der Fahrbahnbereich nach geeigneten Parkflächen analysiert. Erfasste Lücken werden anhand ihrer Abmessungen klassifiziert und den Nutzerinnen und Nutzern am Fahrzeug visualisiert. Die Erkennungsalgorithmen wurden zunächst simuliert und anschließend auf dem Fahrzeug in verschiedenen Umgebungen getestet.

Automatisiertes Einparken:
Nach Identifikation einer Parklücke wird eine Einfahrtrajektorie berechnet, die das Fahrzeug autonom abfährt. Während des Manövers überwacht das System weiterhin die Umgebung, um Hindernisse zu erkennen und die Trajektorie bei Bedarf anzupassen. Die Entwicklung erforderte die Integration mehrerer modellbasierter Teilsysteme und die Validierung unter realen Randbedingungen.

Diese Arbeiten verdeutlichen, wie modellbasierte Methoden die Entwicklung mechatronischer Fahrfunktionen strukturieren und wie eng Simulation, Parametrierung und reale Erprobung miteinander verknüpft sind.

Erweiterung des Testfeldes durch V2X‑fähige Infrastruktur

Neben den fahrzeugseitigen Systemen wurden 2025 mehrere vernetzte Infrastrukturelemente entwickelt, die wesentliche Aspekte kooperativer Verkehrssysteme abbilden. Alle Komponenten sind über WLAN in das Testfeld eingebunden und kommunizieren über ROS2, sodass vernetzte Szenarien zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur realisiert werden können.

Intelligente Ampelanlage:
Die Ampel steuert physische Signalphasen (Rot, Gelb, Grün) und stellt parallel digitale Zustandsinformationen bereit, die sich an realen SPaT‑Daten orientieren. Fahrzeuge können so Signalphasen antizipieren und kooperative Manöver durchführen. Die Anlage arbeitet im autonomen Betrieb oder kann über das Netzwerk gesteuert werden.

Smarter Bahnübergang:
Der Bahnübergang erkennt die Annäherung eines Modellzugs über RSSI‑Signale, aktiviert Warnleuchten und schließt die Schranken automatisch. Eine Infrarot‑Lichtschranke überwacht den Gefahrenbereich während der Durchfahrt. Der gesamte Zustand wird als ROS‑Nachricht verfügbar gemacht, sodass Fahrzeuge diese Information für ihre eigene Situationsinterpretation nutzen können.

BLE‑basiertes Gebäudemodell:
Das Gebäudemodell dient als Infrastrukturelement, das BLE‑Beacons der Fahrzeuge empfängt, Signalstärke und Kennungen auswertet und Statusnachrichten über das Netzwerk bereitstellt. Dadurch entsteht eine digitale Repräsentation der Fahrzeugumgebung, die für Verkehrslogiken oder zentrale Koordinationsdienste genutzt werden kann.

Diese Infrastrukturkomponenten bilden gemeinsam eine kompakte „Smart Infrastructure“ im Modellmaßstab und ermöglichen die Untersuchung kooperativer Strategien und vernetzter Verkehrslogiken.

Kamerabasierte Echtzeit‑Ortung im Testfeld

Als weiterer zentraler Baustein wurde ein kamerabasiertes Ortungssystem im Rahmen einer Bachelorarbeit entwickelt. Ziel war es, die Fahrzeuge im gesamten Testfeld präzise zu lokalisieren und damit eine unabhängige, infrastrukturgestützte Wahrnehmungsschicht zu schaffen.

Das System besteht aus zwei statisch positionierten Kameras, die den relevanten Bereich aus unterschiedlichen Perspektiven erfassen. Nach der geometrischen Kalibrierung werden:

  • die Bildkoordinaten durch Homographie in ein gemeinsames Weltkoordinatensystem überführt,
  • Fahrzeuge über HSV‑Segmentierung sowie AprilTags detektiert,
  • die Sensordaten beider Kameras fusioniert
  • und die Positionen mittels Kalman‑Filter geglättet.

Die resultierende Echtzeit‑Positionsschätzung wird als ROS‑Topic publiziert und steht damit allen Komponenten des Testfelds zur Verfügung. Dies ermöglicht unter anderem Visualisierungen, vernetzte Fahrfunktionen sowie Untersuchungen zur Sensorfusion.

Didaktischer Mehrwert und wissenschaftlicher Kontext

DriveOhm 2025 zeigt eindrucksvoll, wie sich modellbasierte Entwicklung, reale Experimentierumgebungen und Systems Engineering zu einem wirkungsvollen Lehr‑ und Forschungsansatz verbinden lassen. Studierende arbeiten über alle Schritte des Entwicklungsprozesses hinweg:

  • Anforderungsanalyse,
  • Modellierung und Funktionsentwurf,
  • Implementierung und Integration,
  • Verifikation und Validierung am realen System.

Durch die enge Begleitung durch das Institut für Fahrzeugtechnik (IFZN) und den Austausch mit laufenden Forschungsprojekten erhalten Studierende ein realistisches Bild aktueller Entwicklungsprozesse in der Fahrzeugtechnik.

Die im Rahmen des Projektes entwickelten Systeme werden nachhaltig weiter genutzt – in Praktika, Projektmodulen und zukünftigen Lehrforschungsprojekten. Zudem bilden sie die Grundlage für das Anschlussprojekt DriveOhm – Virtual Proving Ground (2026), in dem eine digitale Testumgebung auf Basis der Unreal Engine entsteht, um automatisierte Fahrfunktionen simulationsbasiert zu entwickeln und abzusichern.

 

25 Jahre IFZN

Unser Institut für Fahrzeugtechnik feierte 2025 sein 25-jähriges Bestehens. Anlässlich unseres Jubliäums konnten wir zahlreiche Gäste bei einem fahrzeugtechnischen Symposium begrüßen. 
 

Wir erlebten inspirierende Vorträge aus Praxis und Forschung und genossen den gemeinsamen Austausch über die Mobilität von morgen.

 

Weitere Details zu unserem 25. Geburtstag finden Sie in der Pressemitteilung der Ohm: 

 

www.th-nuernberg.de/pressemitteilung/6199-25-jahre-institut-fuer-fahrzeugtechnik/

Lange Nacht der Wissenschaften 2025

Wir freuen uns sehr, dass wir auch 2025 wieder bei der Langen Nacht der Wissenschaften an der TH Nürnberg dabei waren! Diesmal haben wir spannende Einblicke in die Welt des automatisierten Fahrens gegeben.

In unserem Beitrag  “Wie Autos „sehen“ lernen – Sensorik für automatisiertes Fahren live erleben” konnte man unser Laborfahrzeug (Opel Astra) mit modernster Umfeldsensorik (Lidar, Radar, Kamera) in Aktion erleben und erfahren, wie Autos ihre Umgebung wahrnehmen. Wir haben live gezeigt, wie diese Technik funktioniert und über den aktuellen Stand des automatisierten Fahrens informiert.

https://nacht-der-wissenschaften.de/2025/wie-autos-sehen-lernen-sensorik-fuer-automatisiertes-fahren-live-erleben

In unserem Beitrag “Vom Spielzeug zur Hightech-Plattform – Autonomes Fahren im Miniaturformat” haben wir gezeigt, wie sich handelsübliche Modellfahrzeuge in autonome Systeme verwandeln. Die Zuschauer konnten erleben, wie unsere kleinen Fahrzeuge ihre Umgebung erkennen, Entscheidungen treffen und sich selbstständig bewegen – und dabei entdecken, wie praxisnah und innovativ das Studium an der Ohm sein kann.

https://nacht-der-wissenschaften.de/2025/vom-spielzeug-zur-hightech-plattform-autonomes-fahren-im-miniaturformat

Vielen Dank an alle Besucher, die bei uns waren! Es hat uns großen Spaß gemacht!

Team Eagle der Ohm gewinnt die European Railway Challenge

Sieg für unsere Lok ADLER2 an der Alpha Trains European Railway Challenge 2025 in Bad Schussenried. Nach der vierten Teilnahme am Event (das dritte Mal mit Lok) konnten das Team EAGLE dieses Jahr den Titel "Grand Champion" mit nach Nürnberg bringen.

Zudem ist das Team in 6 Teildisziplinen als Sieger hervorgegangen (Energy Recovery Challenge, AutoStop Challenge, Ride Comfort Challenge, Traction Challenge, Business Case Challenge und Optional Challenge).

Auf den zweiten Platz landete FH2Rail der FH Aachen University of Applied Sciences, dritter wurde das Team Loc.KA.engineering des KIT und auf dem vierten Platz landete das Team aus Polen, PUTrain.

 

Die Railway Challenge ist ein internationaler Wettbewerb für Studierende, bei dem Teams aus aller Welt innovative Lokomotiven in Parkbahnspurweite (260 mm) entwickeln und bauen. Diese Challenge ist interdisziplinär ausgerichtet und die Teams treten in unterschiedlichen Kategorien gegeneinander an. Der Wettbewerb findet sowohl in Deutschland als auch in England statt. Neben der Konstruktion und Mechanik von Lokomotiven sowie der Elektronik stehen auch Softwareentwicklung, Marketing und das Management komplexer Projekte im Fokus. Railway Challenge wurde vom IMechE (Institution of Mechanical Engineers) ins Leben gerufen und fördert nicht nur das technische Verständnis, sondern auch die Teamfähigkeit und den interdisziplinären Austausch. Derzeit sind an der Ohm die Studiengänge Elektrotechnik, Mechatronik, Maschinenbau, Verfahrenstechnik und Informatik beteiligt.

Ende Juni ist es dann nochmal soweit und das Team EAGLE wird mit dem ADLER2 über den Ärmelkanal nach England in die Region East Midlands fahren. Nicht nur der Spurweite wegen, schafft dies der ADLER2 aber nicht aus eigener Kraft, sondern das Team wird hierfür einen entsprechenden Transport organisieren und dabei auch die Herausforderungen bei Reisen ins Nicht-EU-Ausland (Zoll) meistern.

Die Realisierung eines solchen Projekts stützt sich dabei auf zwei wesentliche Säulen:

Die Technische Hochschule Nürnberg sowie die beteiligten Fakultäten und das IFZN ermöglichen eine finanzielle Grundlage, mit der zum einen das Arbeitsumfeld für das Team bereitgestellt werden kann und zum anderen grundlegende Materialen beschafft werden können.

Zusätzlich ist es jedoch auch notwendig Sponsoren zu akquirieren und Partner aus der Industrie zu finden, die mit unterschiedlichsten Komponenten oder einem finanziellen Beitrag dieses spannende Projekt für die Studierenden ermöglichen.

Bilder: Alpha Trains

Lehrforschungsprojekt DriveOhm

Die Fahrzeugindustrie steht derzeit unter enormem Transformationsdruck. Autonomes Fahren, Elektromobilität und Digitalisierung & Vernetzung stellen große technische Herausforderungen dar. Diese neuen Themen möchte die Fakultät MB/VS auch in der Lehre im Bachelor Maschinenbau adressieren. Dazu wurde die Veranstaltung „Fahrzeugelektronik und -software“ ins Leben gerufen, die im WS 2024/2025 erstmalig stattfindet. Inhaltlich werden dort die Grundlagen für die Entwicklung mechatronischer Systeme im Kraftfahrzeug gelegt. Beispielhafte Themen sind daher: Architekturen von mechatronischen Systemen, Bordnetze, Kommunikationssysteme sowie Fahrzeugsensorik und -aktorik. In der Lehrveranstaltung wird aber auch thematisiert, wie komplexe mechatronische Fahrzeugsysteme entwickelt werden (z.B. Requirements Engineering, Systemarchitekturentwicklung, Verifikation & Validierung).

Um die Inhalte für die Studierenden praktisch erlebbar zu machen, wurden im Rahmen des Lehrforschungsprojektes „Drive Ohm“ im Labor für Fahrzeugtechnik (Prof. Dr.-Ing. Christina Singer) mehrere RC-Fahrzeuge angeschafft, mit denen die Studierenden im Modellmaßstab (1:10) mechatronische Fahrzeugsysteme entwickeln. Die Fahrzeuge wurden mit moderner Umfeldsensorik (u.a. Kamera- und Lidarsensorik) und Recheneinheiten ausgestattet, die es ermöglichen, unterschiedliche Fahrzeugfunktionen umzusetzen.

Im Sommersemester 2024 wurden die RC-Fahrzeuge im Rahmen von Projektarbeiten und Masterveranstaltungen (Experimentelle Methoden in der Fahrzeugtechnik, Fahrerassistenzsysteme und autonomes Fahren) erstmalig in Betrieb genommen und für den Einsatz in der Veranstaltung „Fahrzeugelektronik und -software“ vorbereitet. Dabei wurden bereits erste Funktionen erfolgreich von den Studierenden implementiert und getestet:

  • Fahrstreifenerkennung mit Kamerasensorik
  • Hinderniserkennung mit Lidarsensorik
  • Autonome Notbremsung
  • Autonomes Ausweichen
  • Totwinkelassistent

 

Im Video unten berichten die Studierenden von ihrer Projektarbeit. Weitere Ergebnisse haben wir hier zusammengefasst:

Filmdreh im Labor für Fahrzeugtechnik

Im März hatten wir Filmaufnahmen der Bundesagentur für Arbeit bei uns in der Fakultät MB/VS der TH Nürnberg. Für das Format „Berufe.TV“ wurde ein Film gedreht, der allgemein über das Maschinenbaustudium informieren soll.

 

Wir freuen uns sehr, dass unser Labor für Fahrzeugtechnik als Kulisse für den Film ausgewählt wurde und wir sogar Szenen aus unseren Praktikumsversuchen mit Studierenden nachstellen durften (hier: Praktikum zur Veranstaltung „Fahrzeugantriebstechnik“, 6. Semester Maschinenbau - Versuche im Windkanal und auf dem Rollenprüfstand). Außerdem zeigt der Film die Arbeit unseres Formula Student Teams Strohm&Söhne.

 

Der Film ist nun fertig und kann hier angesehen werden:

 

Berufe.TV Studium Maschinenbau

10 Jahre Girls'Day Akademie

Am 06. Mai 2024 fand an der Technischen Hochschule Nürnberg die Jubiläumsveranstaltung zum zehnjährigen Bestehen der Girls‘Day Akademie in Bayern statt. Die Teilnehmerinnen hatten dabei die Gelegenheit, Workshops an unserer Hochschule zu besuchen. Wir haben in unserem Labor für Fahrzeugtechnik einen Workshop zum Thema „Elektromobilität“ angeboten. Die Schülerinnen und ihre Lehrerinnen und Lehrer konnten den Aufbau eines elektrisch betriebenen Rennwagens unseres Strohm&Söhne Teams kennenlernen. Dabei durfte selbst einmal im Rennwagen Platz genommen werden. Außerdem haben wir an unserem Rollenprüfstand gezeigt, wie der Energieverbrauch eines modernen Straßenfahrzeugs bestimmt wird. Und natürlich durften die Teilnehmer auch hier selbst mal ans Steuer, um einen kurzen Fahrzyklus nachzufahren.

Uns haben die Workshops sehr viel Spaß gemacht und wir sind froh eine so tolle Initiative unterstützen zu können. 

Die Girls’Day Akademien in Bayern werden als regionales Kooperationsmodell zwischen einer Schule, einem oder mehreren Unternehmen und einer weiterführenden Schule (z.B. Fachoberschule) oder Hochschule durchgeführt. Die Akademien finden zusätzlich zum regulären Unterricht für ein Schuljahr statt. Teilnehmen können bis zu 15 Schülerinnen der Jahrgangsstufen 7 bis 10 an Realschulen und Gymnasien. Die Schülerinnen lernen naturwissenschaftliche und technische Inhalte anhand praktischer Arbeiten bei den verschiedenen Bildungspartnern kennen. Durch die praxisnahen Erfahrungen in Unternehmen, Fachoberschulen oder Hochschulen gewinnen die Schülerinnen, die an der Girls’Day Akademie teilnehmen, einen Einblick in Berufsfelder der Metall- und Elektroindustrie. Mädchen können ihre technischen Fähigkeiten entdecken und stärken und Berufe kennenlernen, die sie vor ihrer Teilnahme an der Akademie nicht notwendigerweise im Blick hatten.

Foto: Florian Weichelt

Neuer Studiengang Fahrzeugtechnik an der Ohm

In den letzten Monaten haben Prof. Singer und Prof. Grau gemeinsam mit vielen Kolleginnen und Kollegen an der Einführung eines neuen Bachelorstudiengangs „Fahrzeugtechnik“ gearbeitet. Ab dem Wintersemester kann man nun bei uns an der Technischen Hochschule Nürnberg Fahrzeugtechnik studieren. Damit bekommt die Metropolregion Nürnberg, die viel Fahrzeugtechnik im Herzen hat, nun auch den passenden Studiengang. Das besondere an unserem Studiengang ist, dass wir die vielfältigen Facetten der Fahrzeugtechnik – vom Automobil, über die Nutzfahrzeuge und die Schienenfahrzeugtechnik, bis hin zu den Zweirädern und Leichtfahrzeugen – aufgreifen und die Studieninhalte mit vielen praktischen Projekten verknüpfen.

Die Bewerbungsphase startet Anfang Mai, aber schon jetzt kann man natürlich einen Blick auf den neuen Studiengang werfen:

 

https://www.th-nuernberg.de/studiengang/fahrzeugtechnik-beng/

 

Wir freuen uns sehr, dass wir diesen neuen Studiengang von Anfang an mitgestalten durften.

Und noch viel mehr freuen wir uns auf die hoffentlich vielen neuen Fahrzeugtechnik-Studierenden, die ab dem Wintersemester zu uns kommen.

 

Gestaltet mit uns die Mobilität von morgen. Wir freuen uns auf euch!

 

Fotos: Sandra Eichenseher

Besuch des Präsidenten der Tongji-Universität im Labor für Fahrzeugtechnik

Der Präsident der Tongji-Universität in Shanghai besuchte am 17.03.2024 die Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm (Ohm). Während des Besuchs erhielten die Gäste interessante Einblicke in Forschung und Lehre. Dabei besuchte die Delegation auch unser Labor für Fahrzeugtechnik.

Die Ohm beteiligt sich im Rahmen der Chinesisch-Deutschen Hochschule für Angewandte Wissenschaften (CDHAW), die Teil der Tongji-Universität ist, an Doppelabschlussprogrammen in den Studiengängen Fahrzeugtechnik, Gebäudetechnik, Mechatronik und Wirtschaftsingenieurwesen. Im Zuge dessen erbringen Professor*innen verschiedener Fakultäten der Ohm jährlich Lehrexporte an die Tongji-University in Shanghai. Prof. Dr. Ulrich Grau vom Institut für Fahrzeugtechnik (IFZN) gehört zu den Professoren die im Studiengang Fahrzeugtechnik jedes Jahr einen Lehrexport an der Tongji-University in Shanghai durchführen.

Den Präsidenten der Tongji-Universität, Prof. Dr. Zheng Qinghua, und seine Delegation erwartete an der TH Nürnberg ein abwechslungsreiches Programm. Am Hauptcampus der Ohm am Keßlerplatz wurden die Gäste von Hochschulpräsident Prof. Dr. Niels Oberbeck und dem Vizepräsidenten für Internationalisierung, Prof. Dr. Uwe Mummert, begrüßt. In einer Diskussionsrunde tauschten sich die Präsidenten zu aktuellen Themen wie Digitalisierung, Künstliche Intelligenz und Nachhaltigkeit aus.

Im Folgenden berichteten Alumni der CDHAW über ihre Studienerfahrungen und beruflichen Werdegänge.

Bei einer anschließenden Campusführung besichtigten die Gäste unter anderem das Ohm-UX, das Kompetenzzentrum für User Experience und Usability der Ohm. Anschließend stellte der Dekan der Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik, Prof. Dr.-Ing. Frank Pöhlau, einen neu eingerichteten Vorlesungsraum vor, in dem die Fakultät eine moderne Lernatmosphäre für Studierende schafft.

An der Fakultät Maschinenbau und Versorgungstechnik besichtigte die Gruppe das Labor für Fahrzeugtechnik, wo am Beispiel eines Testfahrzeugs demonstriert wurde, wie Studierende am Rollenprüfstand den Energieverbrauch von Fahrzeugen analysieren. Dem folgten eine Demonstration des Windkanals, von Smart Home-Technologien sowie eines Computertomographen.

Wir freuen uns sehr, dass die Delegation auch unser Labor für Fahrzeugtechnik besichtigt hat.

 

OHM-Tage am 22. und 23. Februar 2024

Am 22. und 23. Februar fanden an der TH Nürnberg wieder die OHM-Tage statt. Schülerinnen der 7. Klassen aus Nürnberg und Umgebung konnten an unserer Hochschule einen Einblick in die technischen und naturwissenschaftlichen Studiengänge gewinnen.

Das IFZN war an beiden Tagen mit dabei. In einem zweistündigen Workshop konnten die Schülerinnen bei uns im Labor zunächst die Funktionsweise eines Formula Student Electric Rennwagens kennenlernen und im Anschluss den Energieverbrauch unseres elektrisch betriebenen Versuchsfahrzeugs auf dem Rollenprüfstand messen. Dabei durften die Schülerinnen auch selbst als Testfahrer aktiv werden.

Die diesjährigen OHM-Tage haben uns wirklich viel Spaß gemacht und mit etwas Glück konnten wir damit ja auch die ein oder andere Schülerin für ein naturwissenschaftliches oder technisches Studium begeistern.

Unser herzlicher Dank geht an das Team von Strohm&Söhne, das uns so toll unterstützt hat!

Erfolgreicher Abschluss des Forschungsprojektes RangierTerminal4.0

Am Institut für Fahrzeugtechnik (IFZN) der Ohm wurde im innovativen Forschungsprojekt RangierTerminal4.0 ein Demonstrator einer automatisierten Lokomotive entwickelt, der selbstständig Rangieraufgaben im Containerterminal des JadeWeserPorts in Wilhelmshaven ausführen kann.

Um Mobilität nachhaltiger zu gestalten und einen wirksamen Beitrag zur Erreichung von Klimaschutzzielen zu leisten, ist eine Verlagerung des Gütertransportes von der Straße auf die Schiene zielführend. Dazu muss vor allem der ökonomische Nachteil des Schienenverkehrs beseitigt werden. Dieser Herausforderung widmete sich das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr im Rahmen der Förderrichtlinie Innovative Hafentechnologien (IHATEC) mit 2,35 Mio. Euro geförderte Forschungsvorhaben RangierTerminal4.0, das Ende November 2023 seinen erfolgreichen Abschluss feierte.

Das Institut für Fahrzeugtechnik (IFZN) der Technischen Hochschule Nürnberg forschte in dem Verbundvorhaben gemeinsam mit weiteren Kooperationspartnern (Westfälische Lokomotive-Fabrik Reuschling GmbH & Co. KG, dbh Logistics IT AG, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., JadeWeserPort Realisierungs GmbH & Co. KG und Container Terminal Wilhelms­haven JadeWeserPort-Marketing GmbH & Co. KG) an der Automatisierung der Eisenbahnrangierprozesse im Containerterminal des JadeWeserPorts in Wilhelmshaven. Der Fokus lag dabei auf der Entwicklung und Erprobung einer automatisierten Rangierlok sowie auf der Integration automatisierter Rangierfahren in die bestehenden Planungstools für den Containerumschlag und den Bahnbetrieb.

Als wesentliche Engstellen und Kostentreiber fungieren im Schienengüterverkehr die Rangieraufgaben, bei denen Züge in Bahnhöfen, Güterverladeterminals oder im Depotbereich zusammengestellt, getrennt und auf die gewünschten Gleise verschoben werden. Diese Rangieraufgaben sind derzeit durch manuelle Tätigkeiten geprägt, wie beispielsweise das An- und Abkuppeln von Güterwägen, die Zusammenstellung der Wagenreihung, die Gleis- und Umfeldbeobachtung beim Rangieren sowie die Verständigung zwischen Triebfahrzeugführer, Rangier- und Stellwerkspersonal. Der Rangierbetrieb ist damit zeit- und personalintensiv sowie mitunter wenig attraktiv. Zudem erfordern die Abläufe heute noch sehr viel Abstimmung zwischen Stellen, deren Informationsstände nicht synchronisiert sind. Dies begünstigt Fehler und begrenzt die Zahl und Dauer möglicher Abfertigungen auf gegebener Infrastruktur. Die Aufwände für die Rangierprozesse betragen daher bis zu einem Drittel der gesamten Transportkosten. Die erste und letzte Meile mit den zugehörigen Verteilprozessen stellt damit die größte Herausforderung dar, den Verkehr in beschleunigtem Maße auf die Schiene zu verlagern und damit klimaneutral zu gestalten.

Das im Forschungsprojekt RangierTerminal4.0 entwickelte digitale Dialogsystem RT40 bündelt Informationen aus verschiedenen Quellen zu einem Rangierauftrag. Das System kann zukünftig die Kommunikation zwischen dem Dispositionssystem, dem Fahrdienstleiter und der Rangierlokomotive ersetzen. Der Rangierauftrag, der u.a. den eingestellten Fahrweg, die Zugdaten sowie die durchzuführenden Rangiertätigkeiten (z.B. Kuppeln) enthält, wird über weitere digitale Module an die am IFZN entwickelte Steuerungseinheit der Lok, die ADCU (Autonomous Decision and Control Unit),  übertragen. Für die Ausführung der Rangieraufgabe erstellt die ADCU auf Grundlage der Daten aus dem Rangierauftrag eine virtuelle Karte des geplanten Fahrtverlaufs. Ein Ortungsmodul ermittelt die aktuelle Position der Lok. Mithilfe dieser Daten kann die Lokomotive in der virtuellen Karte verortet werden und entsprechende Fahranweisungen (z.B. bremsen, beschleunigen) generieren. Die Spitze der Lok ist mit einer am IFZN entwickelten Sensorbox, VSU (Vehicle Sensor Unit), zur Fahrwegüberwachung ausgestattet, die u.a. Lidar-, Radar- und Kamerasensorik beinhaltet. Mögliche Hindernisse im Fahrweg (z.B. Personen, falsch abgestellte Wagen) können so erkannt und an die Steuerungseinheit ADCU weitergeleitet werden, die unter Berücksichtigung weiterer Daten (u.a. aktuelle Geschwindigkeit, Breite des Lichtraumprofils, Gewicht und Länge des Zuges) beim Erkennen eines Hindernisses im Fahrtweg eine Bremsanweisung initiiert.

Die im Projekt entwickelten Systeme wurde umfangreich sowohl in der Simulation als auch im realen Testfeld am JadeWeserPort erprobt. Bei der Abschlussveranstaltung am 23. November 2023 am JadeWeserPort konnte vor Ort gezeigt werden, wie die automatisierte Lok diverse Rangieraufgaben von der einfachen Rangierfahrt zu einem Zielpunkt, über das Ansetzen an entsprechende Wagen bis zur Fahrt mit gezogener oder geschobener Einheit absolvierte. Die Einsetzbarkeit des entwickelten Demonstrators sowie die Integration der automatisierten Lokomotive in die bestehende Prozessinfrastruktur am JadeWeserPort konnte damit erfolgreich nachgewiesen werden. Das Projekt leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Verlagerung des Güterumschlags vom Hafenhinterlandverkehren auf die Schiene und damit zur klimaneutralen Gestaltung von Mobilitätsprozessen.

Wir freuen uns sehr, dass wir die Entwicklung und Erprobung der automatisierten Rangierlokomotive am JadeWeserPort maßgeblich mitgestalten durften und mit unserer Kompetenz im Bereich der automatisierten Schienenfahrzeuge einen wertvollen Beitrag zur Entwicklung innovativer und nachhaltiger Mobilitätslösungen leisten können.

 

Link zum Projektfilm: https://youtu.be/Zez_2sZsVy0

Der ADLER fährt wieder (Team Railway Challenge)

Das aktuellen Ohm-Journal steht dieses Mal unter dem Thema “Gute Lehre”.

Das IFZN ist darin mit einem Artikel über unser Team EAGLE vertreten.

Lange Nacht der Wissenschaften 2023

Am 21. Oktober 2023 fand die 11. Lange Nacht der Wissenschaften statt und das IFZN war mit zwei Programmpunkten dabei.

Fahrerlose Güterzüge? Von der Vision zur Umsetzung

Bei dieser Veranstaltungen haben wir einen den Besuchern einen Einblick in unsere aktuelle Forschung geben. Wir haben unsere Projekte im Bereich des autonomen Rangierens von Güterzügen präsentiert. Die Besucher konnten erfahren,  wie autonomes Fahren im Schienenverkehr realisiert werden kann und vor Ort erleben, wie autonome Lokomotiven mithilfe von digitalen Zwillingen in der Simulation erprobt werden.

https://nacht-der-wissenschaften.de/2023/fahrerlose-gueterzuege-von-der-vision-zur-umsetzung

Elektromobilität auf dem Prüfstand

Unser Labor für Fahrzeugtechnik hat ebenfalls seine Türen geöffent. Besucher konnten bei einer kleinen Führung durch das Labor dabei sein und erleben, wie auf unserem Rollenprüfstand der Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen bestimmt wird.

https://nacht-der-wissenschaften.de/2023/elektromobilitaet-auf-dem-pruefstand

Vielen Dank an alle Besucher, die bei uns waren!

Neue Sensorik für die Entwicklung von Automatisierungsfunktionen: Ouster OS1-128 LiDAR Sensor

OUSTER OS1-128 LiDAR Sensor

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Lehrforschung: Entwicklung autonomer Fahrfunktionen

Projektarbeit autonome Fahrfunktionen - Die Ohm

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Automatisierung einer Hafenbahn im JadeWeserPort

Projekt RangierTerminal 4.0

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