Fahrzeugtechnik 03.08.2012, 11:00 Uhr

Universität Stuttgart betreibt Europas modernsten Fahrsimulator

Ende Juni nahm die Universität Stuttgart den modernsten Fahrsimulator Europas in Betrieb. Genutzt wird er derzeit vor allem, um den Umgang von Normalfahrern mit Elektroautos zu untersuchen.

Selbst Nordschleifen-erprobten Versuchsfahrern wird bei rascher Kurvenhatz gelegentlich schlecht – wenn die Fahrt in einem Simulator stattfindet. Denn die optische Wahrnehmung und die mit am Körper erfahrenen Beschleunigungswerte passen nicht zusammen, das Nervensystem signalisiert: Da stimmt etwas nicht, hier droht Gefahr.

Realitätsnahe Beschleunigung presst Fahrer in den Sitz

Um diesen medizinisch zu erklärenden Effekt auszuschalten, arbeiten moderne Fahrsimulatoren mit einem Hexapod-Gestell, einer hydraulischen Sechswege-Verstellung. Längs- und Querbeschleunigungen werden durch Kippen der Kabine simuliert. So wird der Fahrer beim Beschleunigen zumindest mit seinem eigenen Körpergewicht in den Sitz gepresst.

Um bei Simulatortests mit ungeübten Probanden aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, geht die Universität Stuttgart mit einem neuen, Ende Juni eingeweihten Fahrsimulator einen Schritt weiter. Der Hexapod samt aufgesetzter Kabine ist auf einem Zweiwege-Schienensystem montiert und kann über eine Strecke von 10 m längs und 7 m quer zur Fahrtrichtung verschoben werden. So lassen sich Beschleunigungswerte von 0,5 g, kurzzeitig sogar 0,6 g erzielen.

Stuttgarter Fahrsimulator befindet sich in echtem Auto

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Doch auch alle anderen Sinneskanäle der Probanden sollen mit möglichst realistischen Informationen versorgt werden. Das beginnt mit dem Fahrerarbeitsplatz: Der besteht aus einem realen Auto, das in die Projektionskuppel mit 5,5 m Durchmesser gefahren werden kann. Die Eingangssignale für den Simulator, die der Fahrer durch seine Lenkbewegungen sowie das Gasgeben und Bremsen auslöst, stammen also von den Seriensensoren im Fahrzeug.

Über eine im Innenraum angebrachte Kamera kann die Reaktion des Fahrers in Gefahrensituation beobachtet und mit den objektiven Messwerten korreliert werden – eine wichtige Voraussetzung für die Erprobung neuer Assistenzsysteme.

Die Projektion der Fahrzeugumgebung erfolgt auf die Innenwand der Kuppel, ebenfalls mit einem Aufwand, der aus Kostengründen ansonsten gescheut wird. Zwölf Projektoren erzeugen ein überlappendes Rundumbild ohne weiße Flecken oder Kanten. Selbst beim Blick in Außen- oder Rückspiegel sieht der Fahrer den Bildausschnitt, den er auch auf realer Straße sehen würde. Der Rechenaufwand ist immens und wird von 500 parallel geschalteten PC am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen bewältigt.

Fahrsimulator stellt Versuchskurs fotorealistisch dar

Um den realistischen Eindruck zu vervollkommnen, modellieren Mitarbeiter des Instituts derzeit einen 7 km langen Versuchskurs, der möglichst viele Elemente fotorealistisch darstellt. Parallel arbeiten sie an einer virtuellen Welt, bei der Straße und Landschaft exakt der für den „Stuttgart-Zyklus“ vorgesehenen Strecke entsprechen. Diesen Fahrzyklus im Stuttgarter Umland hatte das FKFS (Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart) vor mehr als zehn Jahren so ausgelegt, dass er repräsentativ für Fahrprofile in Deutschland ist. Im Simulator soll die Strecke in ungefähr zwei Jahren zur Verfügung stehen.

Da Motor und Getriebe für den Simulatorbetrieb ausgebaut werden müssen, fehlt dem Probanden die gewohnte Geräuschkulisse. Daher arbeiten die Stuttgarter Wissenschaftler an einer Akustiksimulation, die nicht nur Motor- und Reifengeräusche, sondern auch den Klang vorbeifahrender Fahrzeuge umfasst.

Insgesamt 7 Mio. € kostet der Fahrsimulator, bei dem es sich um die größte Anlage an einer europäischen Forschungseinrichtung handeln dürfte. Die Finanzierung erfolgt überwiegend durch die Forschungsprojekte „Validate“ und „Elefant“, zudem engagieren sich Universität Stuttgart und das FKFS mit eigenen Mitteln. Das vom Land Baden-Württemberg geförderte Projekt Elefant steht für „Elektrofahrzeuge und Antriebe“ und gibt einen Hinweis darauf, dass der Simulator im Gegensatz zu anderen Anlagen nicht nur für die Erprobung von Assistenzsystemen genutzt werden soll.

Diese Idee stößt bei Theresa Bauer, Wissenschaftsministerin des Landes, auf Gegenliebe: „Der Stuttgarter Fahrsimulator wird dem Weltklima und den Arbeitsplätzen in Baden-Württemberg dienen.“

Elektrofahrzeuge: Fahrsimulator liefert Erkenntnisse zur Fahrweise

Die Reichweite von Elektrofahrzeugen hängt entscheidend von der gewählten Fahrstrategie ab. Beispielsweise gilt es, Klimaanlage oder Heizung im richtigen Moment an- und abzuschalten. Gegebenenfalls muss in Kenntnis der noch zurückzulegenden Strecke auch in die Fahrweise eingegriffen werden, um mit dem kostbaren Batteriestrom auszukommen.

Beispielsweise könnten aus Systemsicht „unsinnige“ Beschleunigungen vor Kuppen oder Kurven vermieden werden, wenn dahinter eine Ampel oder ein Ortseingangsschild folgt. Allerdings besteht bei solchen Assistenzsystemen ein Risikofaktor: Der Mensch kann sie überstimmen. Daher wollen die Stuttgarter Forscher mit Probanden untersuchen, wie weit die Akzeptanz für solche Fahrhilfen reicht.

Momentan ist der Simulator durch die Forschungsprojekte weitgehend ausgelastet. In Zukunft aber soll er aber auch für Verbundprojekte genutzt werden können, die mit der Industrie gemeinsam durchgeführt werden. Zu möglichen Einsatzzeitpunkten und -kosten will man sich aber am FKFS öffentlich noch nicht äußern.

 

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