SERVUS – Sichere und effiziente Lastenfahrräder – Aufbau eines E-Lastenfahrradsimulators zur Fahrverhaltensuntersuchung im urbanen Verkehr

Projektbeschreibung

Im Rahmen von SERVUS soll ein neues, wendiges, städtisches Lastenfahrrad mit Elektroantrieb entwickelt werden, das dem Nutzer die Fahreigenschaften eines herkömmlichen einspurigen e-Fahrrads bei zusätzlicher kippstabiler Ladefläche und hohen Transportkapazitäten bietet. Der dafür zu konstruierende zweigeteilte Rahmen fordert die Entwicklung eines neuen, innovativen Konzepts zur Verschränkbarkeit des Antriebssystems. Durch eine gezielte, wissenschaftliche Einsatzpotentialanalyse sollen die Anforderungen an dieses e-Lastenfahrrad identifiziert werden. In einem agilen Entwicklungs- und Produktionsprozess sollen die verschiedenen Möglichkeiten einer neuen, geeigneten Antriebstechnologie evaluiert und umgesetzt werden. Dabei werden insgesamt 5 Prototypen aufgebaut. Die neuen e-Lastenfahrräder sollen dabei sowohl privat als auch gewerblich eingesetzt werden können. Die neu entwickelten Räder werden im Rahmen von Veranstaltungen (z. B. IAA 2021) Nutzerinnen und Nutzern erstmals vorgestellt und von ihnen bewertset.

Neben dem Ziel des Projektes, eine prototypische Herstellung von 5 innovativen e-Lastenfahrrädern bis zum Herbst 2021 zu ermöglichen, werden auch virtuelle Tests innerhalb des Projektes durchgeführt. Dazu wird parallel zum Entwicklungs- und Produktionsprozess ein e- Lastenfahrradsimulator, der die physikalischen Eigenschaften des hergestellten e-Lastenfahrrades realitätsnah in einer virtuellen Umgebung abbildet, aufgebaut. Es soll damit möglich sein, das neue e-Lastenfahrrad im simulierten urbanen Verkehr vorab zu testen und sicherheitskritische Fahrmanöver zu evaluieren.

Dabei wird ein physisches e-Lastenfahrrad mit Sensoren ausgestattet, um Lenkwinkel (über magnetische Drehgeber), Geschwindigkeiten (über IR-Sensoren) und Neigungen (über inertiale Messeinheiten und dynamische Neigungssensoren) der ausgeführten Bewegung über einen Mikrocontroller auszulesen und an einen Simulationsrechner zu schicken. Diese Eingaben werden dann als Trajektorie in einer virtuellen Umgebung abgebildet. So können unterschiedliche virtuelle und dreidimensionale Verkehrsinfrastrukturen und -umgebungen befahren werden. Über eine Schnittstelle ist es Probanden möglich, mit simulierten Verkehrsteilnehmern zu interagieren.

Weitere Sensoren sind für die Messung der Antriebsnutzung vorgesehen und der Betätigung der Pedale, um Beschleunigungen hochgenau zu messen und die Errechnung der Trajektorien in den virtuellen Raum noch genauer zu ermöglichen.

Darüber hinaus wird auch ein virtuelles Modell des e-Lastenrades entwickelt und als Animation in der VR-Darstellung übertragen. Zusätzlich werden Sensoren installiert für die Beobachtung möglicher Probanden während der Testfahrten, um so auf spezielles Verhalten rückzuschließen.