Wie Verkehrssimulationen eine schnellere Automobilentwicklung ermöglichen

Die Automobilindustrie durchläuft derzeit einen tiefgreifenden Wandel, angetrieben durch eine zunehmende Elektrifizierung, Automatisierung und Vernetzung sowie den Übergang zu Software-definierten Fahrzeugen (SDVs). Darüber hinaus ändern sich auch Marktanforderungen schnell, was eine beschleunigte Produktentwicklungsphase erfordert, um die Markteinführungszeit zu verkürzen. Virtuelle Testzentren und Simulationswerkzeuge spielen eine entscheidende Rolle bei der Beschleunigung der Entwicklung, der Verbesserung der Kosteneffizienz und der Möglichkeit, komplexe Szenarien wie autonomes Fahren in städtischen Umgebungen zu testen.

Bei der Toyota Technical Development Corporation (TTDC), haben wir kürzlich ein neues „Digital Development DOJO“ als digitales Entwicklungszentrum in Aichi, Japan, eröffnet. In dieser fortschrittlichen Entwicklungsumgebung nutzen wir eine Vielzahl von Simulationswerkzeugen, darunter PTV Vissim für die mikroskopische Verkehrssimulation und PTV Viswalk für die mikroskopische Fußgängersimulation.

Hindernisse bei der Einführung von Simulationen überwinden

Trotz der enormen Vorteile, die Simulationen in der Fahrzeugentwicklung, gibt es noch immer Hindernisse, die ihre weitverbreitete und effiziente Nutzung als Standardwerkzeug behindern. Dazu gehören zum Beispiel

Installationsaufwand der Entwicklungsumgebung: Arbeitsstunden, die für die für die Ersteinrichtung und die Bewertung der Kosteneffizienz eingeplant werden müssen.

Aufbau und Nutzung: Erstellung hochpräziser Modelle, Integration verschiedener Werkzeuge und Sicherstellung einer ausreichenden Schulung der Mitarbeitenden.

Weitere Effizienzsteigerung: Automatisierung von Prozessen, Standardisierung von Evaluierungsumgebungen und Einführung von Methoden zur kontinuierlichen technologischen Verbesserung.

Das DOJO: Trainingsstätte für Mobilitätsinnovationen

Im Japanischen ist ein Dojo ein Ort, an dem Kampfkünstler (Judo, Karate) ihre Fähigkeiten verfeinern. In diesem Sinne dient das „Digital Development DOJO“ von TTDC als Trainingsstätte für Mobilitätsinnovationen und bietet eine Umgebung zur Entwicklung von Steuerungen, wie Steuerungsalgorithmen für automatisierte Fahrfunktionen, fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme und Antriebsstrategien. Diese Steuerungsstrategien umfassen ein breites Spektrum von der Elektroantriebsteuerung bis hin zu komplexen Steuerungen von Fahrzeugkomponenten, die auf einer elektronischen Steuereinheit (ECU) laufen.

Unser Dojo unterstützt eine schnelle Entwicklung dieser Steuerungstechnologien durch die Integration von Simulationswerkzeugen. Die erforderliche Ausrüstung wird bereitgestellt und somit eine nahtlose Einbettung in den Entwicklungsprozess ermöglicht. Das Dojo bietet eine flexible Simulationsumgebung, die verschiedene Softwarewerkzeuge in eine skalierbare Plattform verbindet und in verschiedenen Bereichen der Automobilentwicklung anwendbar ist. Darüber hinaus werden auch Schulungen für Ingenieure angeboten.

So konnten wir effektiv Barrieren abbauen, die zuvor die Einführung von Simulationsumgebungen behinderten haben und können  den Fortschritt in Richtung einer CO2-neutralen Zukunft und neuer Mobilitätssysteme mit automatisierten Fahrzeugen beschleunigen.

Digitaler Zwilling zur Simulation von Fußgänger-Fahrzeug-Interaktionen

Eines der wichtigsten Simulationswerkzeuge im Dojo ist DiIMo (Digital Inclusive Mobility), eine digitale Zwillingsplattform, die menschliches Verhalten, Prognosen und virtuelle Erfahrungen unter Verwendung realer Umgebungsdaten und Modelle zur Fußgänger-Fahrzeug-Interaktion simuliert.

DiIMo ist ein interaktiver Multisimulator, der es den Nutzenden ermöglicht, verschiedene Rollen – wie Fußgänger*innen und Fahrer*innen – innerhalb desselben virtuellen Raums zu erleben. Mehrere Nutzende können in einer dynamischen Verkehrsumgebung interagieren, die reale Stadtlandschaften wie Nagoya und Toyota City nachbildet.

Das System misst das Fahr- und Gehverhalten und sammelt Daten, die zur Entwicklung menschenzentrierter Mobilitätslösungen genutzt werden können.

Verbesserung der Virtuellen Realität

In unserem DiMo stellen PTV Vissim, für mikroskopische Verkehrssimulation und PTV Viskwalk für Fußgängersimulation wichtige Werkzeuge dar. So können Nutzende mit einer äußerst realistischen Verkehrsumgebung, die aus intelligenten Verkehrsagenten besteht interagieren.

Durch Änderungen der Verkehrsparameter können Nutzende oder Testfahrsysteme verschiedene Verkehrssituationen durchspielen – von fließendem Verkehr, Staus bis hin zu unterschiedlichen Aggressivitätsniveaus beim Fahren.

In dem wir den menschenzentrierten Ansatz des DiIMos mit dem verkehrszentriertem PTV Vissim zusammenbringen, ermöglichen wir Bewertungen in der Stadtplanung in Verbindung mit  menschlichen Verhaltensanalysen.

Da die virtuelle Testumgebung kontinuierlich individuelle Verhaltensdaten sammelt und analysiert, entwickelt sie sich dynamisch weiter und erzeugt immer realistischere und aufschlussreichere Verkehrssituationen. Dies ermöglicht tiefere Bewertungen des menschlichen Verhaltens und der Effizienz des Verkehrssystems und ebnet den Weg für intelligentere, sicherere und effizientere Mobilitätslösungen.