Vollelektrische Stadtbusse mit Allrad-Lenkung - Steer-by-Wire von Mobil Elektronik
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Ein bereits bekannter Schritt zur Vermeidung von #Emissionen im öffentlichen Nahverkehr ist die #Elektrifizierung der Fahrzeuge. Viele Gemeinden lassen nur noch vollelektrisch angetriebene öffentliche Verkehrsmittel in das Stadtzentrum.
Neue Transportkonzepte liegen im Trend
Auch die Anpassung der Verkehrsmittel an das tatsächliche Aufkommen des Personenverkehrs kann zur Vermeidung von Emissionen beitragen, denn außerhalb der Rush-Hours sind die konventionellen Busse kaum besetzt. Dazu kommt noch die Tatsache, dass konventionelle Busse aufgrund ihrer Abmessungen in viele historischen Stadtzentren gar nicht zum Einsatz kommen können.
Anwendungsbeispiel: MOVITAS von Tribus
Das innovative Unternehmen TRIBUS aus Utrecht, Niederlande hat diese Notwendigkeit als Chance für sich erkannt und den Citybus MOVITAS auf der diesjährigen Busworld 2019 präsentiert.
Das Fahrzeug ist in seiner kleinsten Version 8,20 m lang und 2,3 m breit und ist nach Angaben des Herstellers modular aufgebaut, sodass es in 3 Längen und 2 Breiten konfiguriert werden kann. Aufgrund des durchgehend flachen Bodens des Citybusses und optimierte Anordnung der Türen und Sitzgelegenheiten können deutlich mehr stehende Passagiere befördert werden als bei einem Standardbus mit gleichen Abmessungen. Neben der 100 %-Elektrifizierung verfügt der Bus über eine sehr hohe Energie-Effizienz. So wird die Abwärme des Elektroantriebs mittels Wärmetauscher für die Fußbodenheizung genutzt und das Dach des Fahrzeugs mit Fotovoltaik Paneelen ausgestattet.
Hohe Manövrierfähigkeit
Ein weiteres Ziel für TRIBUS war es, das ohnehin schon kompakte Fahrzeug noch manövrierfähiger zu gestalten, was den Einsatz in sehr engen Platzverhältnissen ermöglicht. Das Resultat ist eine aktiv gelenkte Hinterachse, welche so gut wie keinen Überhang des Hecks aufweist.
EHLA OPTIMAL
Für die Hinterachslenkung wurde das System EHLA OPTIMAL des Familienunternehmens MOBIL ELEKTRONIK verwendet. Generell muss jedes Hilfslenksystem so konzipiert sein, dass das Fahrzeug im Falle eines Fehlers oder gar Systemausfalls weiterhin beherrschbar ist und keine Gefährdung darstellt. Bei zweiachsigen Fahrzeugen ist die Sicherheitsbetrachtung von besonderer Bedeutung, da keine Starrachse vorhanden ist, die zusätzliche Seitenführungskräfte aufnehmen könnte. Als Konsequenz daraus ist die Rückfallebene des EHLA OPTIMAL so definiert, dass die Hinterachse des Busses im Fehlerfall zentriert und gesperrt wird, sodass sie sich wie eine Starrachse verhält. Damit geht zwar die Manövrierfähigkeit auf das Niveau eines normalen 2-achsigen Fahrzeugs zurück, aber das Fahrzeug bleibt weiterhin voll beherrschbar.
Wie bei jedem EHLA Hilfslenksystem wird auch bei EHLA OPTIMAL der Lenkwinkel der Hilfslenkachse aktiv geregelt, wobei der Sicherheits-Lenkcomputer (SLC) die zentrale Kernkomponente bildet. Der SLC erfasst alle Informationen, die für die EHLA erforderlich sind und als Eingangssignale (Vorderachslenkwinkel, Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkprogramme) oder Fahrzeugdaten (Abmessungen, maximale Achswinkel, Achsabstände) vorliegen. Zusätzliche Kundenanforderungen können hierbei berücksichtigt werden. Auf Basis dieser Informationen regelt der SLC den Lenkwinkel der Hilfslenkachse.
MOBIL ELEKTRONIK stellt aus einem umfangreichen Komponenten-Portfolios Sicherheits-Lenkcomputer, Winkelgeber, Hydraulikeinheiten, Bedienterminals und vieles mehr zur Verfügung.
Bei rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wird die Hydraulikversorgung in der Regel durch ein elektrisch angetriebenes Hydraulikaggregat generiert, welches nicht nur eine Hydraulikversorgung für das Hilfslenksystem, sondern auch für andere hydraulische Verbraucher des Fahrzeugs zur Verfügung stellt. Für den Ausfall der elektrischen oder hydraulischen Energieversorgung besitzt EHLA OPTIMAL eine unabhängige, redundante Hydraulikversorgung in Form eines Hydraulikspeichers, die mittels eines speziellen Zentrierzylinders die Hilfslenkachse aktiv in die Geradeausstellung lenkt und zentriert hält. Die Hilfslenkachse verhält sich im zentrierten Zustand wie eine Starrachse, sodass ein Weiterfahren unkritisch ist. Das geänderte Fahrverhalten wird dem Fahrer signalisiert.
Safety Level
Gerade Bushersteller stellen hohe Sicherheitsanforderungen an die zu verbauenden Elektronikkomponenten, da die Fahrzeuge in Bereichen mit hoher Personenfrequenz und dem damit verbundenen Risiko zum Einsatz kommen und seit Dezember 2018 der ISO 26262 folgen müssen.
Die Konsequenz lässt sich unmittelbar aus der HARA (Hazard and Risk Analysis) ableiten, welche der Fahrzeughersteller in seinem Entwicklungsprozess für die geplanten Systeme und somit auch für das Hilfslenksystem durchzuführen hat. In der Regel liegen bei einem 2-achsigen Bus aufgrund seines Einsatzgebiets, des Gefährdungspotentials und der Beherrschbarkeit Sicherheitsziele mit ASIL C oder sogar ASIL D für die Hilfslenkung vor.
Diese hohen Sicherheitsanforderungen können vom Lieferanten MOBIL ELEKTRONIK durch die neueste Generation von Sicherheits-Lenkcomputer abgebildet werden, da die komplette Software- und Hardware Architektur für Sicherheitsziele bis ASIL D ausgelegt wurde. Ein weiterer, wichtiger Faktor für die Umsetzung dieser hohen Sicherheitsanforderungen ist die erfolgreiche Etablierung eines ISO 26262:2018-konformen Entwicklungsprozess beim Mittelständler MOBIL ELEKTRONIK.
Zusätzlicher Schutz durch Bus Stop Automatic
Neben der reinen Hilfslenkung hat MOBIL ELEKTRONIK noch weitere Features für die Busbranche in die EHLA Hilfslenksysteme integriert. Beim hier geschilderten Movitas sorgt die sogenannte Bus Stop Automatic für weiteren Schutz der wartenden Personen. Wenn ein Bus von der Haltestelle mit eingeschlagener Vorderachse losfährt schwenkt das Fahrzeugheck stets in den Wartebereich der Passagiere hinein, wobei dieser Effekt durch eine Hinterachslenkung noch verstärkt wird und somit eine Gefährdung für die wartenden Passagiere darstellt.
Die Bus Stop Automatik wird durch das Öffnen und Schließen der Türen automatisch aktiviert und führt dazu, dass die Lenkung der Hinterachse des Movitas verzögert aktiviert wird. Als Resultat schwenkt das Fahrzeugheck wenige Zentimeter in den Wartebereich hinein. Die Funktion kann über Parameter an unterschiedliche Bus-Geometrien sehr einfach angepasst werden.