THE INSTITUTEMOBILITY

BAND 2_2009

TOMORROWTODAY

/// MOBILE ZUKUNFTWIE WIR ÜBERMORGEN UNTERWEGS SEIN WERDEN

TomorrorToday_2_s01.qxp 27.01.2010 17:12 Uhr Seite 1

02 INHALT BAND 2_MOBILITY

THE INSTITUTEMOBILITY

BAND 2_2009

TOMORROWTODAY

/// MOBILE ZUKUNFTWIE WIR ÜBERMORGEN UNTERWEGS SEIN WERDEN

EINLEITUNGMobilität muss umweltverträglicher, effi-zienter und sicherer werden.

LÖSUNGEN FÜR DIE MOBILITÄTVON MORGEN„Green Mobility“ erfordert die Berücksichti-gung aller Ebenen des Mobilitätssystems.

DIE VIRTUELLE WELT DER ELEKTRISCHEN ANTRIEBEForschung am Herzstück der neuen Fahrzeuggenerationen.

DER STOFF, AUS DEM DIE AUTOS DER ZUKUNFT SINDIn Ranshofen suchen ForscherInnen denoptimalen Werkstoff für Elektrofahrzeuge.

03

06

10

14

DYNAMISCH DENKEN –OPTIMAL LENKENNachhaltige Lösungen für eine effizienteTourenplanung.

OPTIMIERTE VERKEHRSSTRÖMEMittels Simulation zu innovativen Lösungenam Infrastruktursektor.

MIT MATHEMATISCHEN METHODEN GEGEN LÄRMWirksame Lärmschutzwände und leisereFahrbahndecken entlasten Lärmgeplagte.

INTELLIGENTE SOFTWARETOOLSFÜR MEHR VERKEHRSSICHERHEITMittels Risikoanalyse und Simulation denGefahrenstellen im Straßennetz auf der Spur.

DURCH VERNETZUNG ZUMERFOLGDie Gesetze der Globalisierung gelten auchfür Forschung und Entwicklung.

18

22

25

29

30

IMPRESSUM. Medieninhaber und Verleger_Bohmann Druck und Verlag GesmbH & Co. KG., A-1110 Wien, Leberstraße 122, Tel.: +43 1 740 95-0, E-Mail: austria-innovativ.zv@bohmann.at. DVR: 0408689. Geschäftsführung_Gabriele S. Ambros, Gerhard Milletich. Herausgeber_AIT Austrian Institute of Technology, Tech Gate Vienna, Donau-City-Straße 1, 1220

Wien, Tel.: +43 (0) 50550-0. Chefredaktion_Michael Hlava, E-Mail: michael.hlava@ait.ac.at, Christian Klobucsar, E-Mail: klobucsar.zv@bohmann.at. Redaktion_Margit Noll, Daniel Pepl,

Victoria Reinicke. AutorInnen dieser Ausgabe_Alfred Bankhamer, Doris Griesser, Angelika Prohammer. Layout_Marion Karasek. Druck_Leykam Druck Ges.m.b.H. & Co KG.

Titelfoto_Photodisc. Erscheinungsweise_6-mal jährlich. Alle Rechte, auch die Übernahme von Beiträgen nach § 44 Abs. 1 und 2 Urheberrechtsgesetz, sind vorbehalten.

ISSN 1994-5159 (Print), ISSN 1994-5167 (Online). Gratis Abo via E-Mail_julia.kaefinger@ait.ac.at.

Fo

tos:

AS

FIN

AG

BM

VIT

AIT

IVP

ho

tos

co

m

TomorrorToday_2_s02-05.qxp 29.01.2010 10:26 Uhr Seite 02

BAND 2_MOBILITY EINLEITUNG 03

/// Von der Postkutsche bis zum Raumgleiter, von den ersten Straßenschildern bis zu

modernen Verkehrsleitsystemen. Mobilität war immer ein bewegtes Thema. Bei der

Beförderung von Menschen und Güter kommt nun als Herausforderung für die

Konzepte von morgen hinzu, Umweltverträglichkeit, Komfort und Effizienz auf

einen gemeinsamen Nenner zu bringen. ///

VERNETZTE MOBILITÄT

„DIE REALISIERUNG EINER NACHHALTIGEN MOBILITÄT

steht auf der europäischen Agenda ganz oben“, so Prof.Wolfgang Knoll, wissenschaftlicher Geschäftsführer desAIT. Dies erfordere internationale Kooperationen, umdie Forschungsthemen fokussiert und mit hohen kriti-schen Massen zu adressieren. „Unsere ForscherInnenbringen ihre Kompetenzen in nationale und internatio-nale Netzwerke ein, um entsprechende Forschungsstrate-

gien mitzugestalten bzw. in internationalen Forschungs-kooperationen neue Lösungswege erarbeiten zu können“,verweist Knoll im Speziellen auf das „Mobility Depart-ment“ – einer von fünf Forschungsschwerpunkten amAustrian Institute of Technology. Hier wird an der Opti-mierung der Verkehrsinfrastruktur genauso geforscht,wie an innovativen Transportsystemen und visionärenAntriebskonzepten.

Fo

tos:

AS

FIN

AG

, B

MV

IT, A

IT, IV

, P

ho

tos.c

om

TomorrorToday_2_s02-05.qxp 29.01.2010 10:26 Uhr Seite 03

04 EINLEITUNG BAND 2_MOBILITY

„Im Mobility Department setzen wir auf einen ganz-heitlichen Ansatz einer systemischen Betrachtung vonVerkehrsinfrastruktur, Transportsystem und Fahrzeug“,betont auch der kaufmännische Geschäftsführer des AIT,Anton Plimon. „Denn angesichts der nur noch schwer zubewältigenden Verkehrsströme in und rund um Bal-lungszentren müssen wir zur Kenntnis nehmen, dass diebestehenden Verkehrsfluss-Systeme an ihre Grenzen ge-stoßen sind. Jeder, der beispielsweise die Wiener Südost-Tangente – vor allem zu Tagesrandzeiten – benutzenmuss, weiß, wovon ich spreche. Unsere Mission ist daher,Mobilität in ihrer Gesamtheit neu zu organisieren. Anentsprechenden technischen Antworten arbeiten unsereForscherInnen jedenfalls längst mit Hochdruck“. Einzentrales Element sei dabei laut Plimon natürlich E-Mo-bility, wo es eine ganze Reihe von Technologien zu be-rücksichtigen gilt.Das AIT steht damit übrigens völlig im Gleichklang mitden ehrgeizigen Zukunftskonzepten des Verkehrsminis-teriums (BMVIT), das „Green Mobility“ als klare Vorga-be für alle Forschungsthemen im Infrastrukturbereichdefiniert hat, um den Auswirkungen des Klimawandelsund der Energieknappheit zu begegnen. Der spezielle Fo-kus liegt dabei auf Elektromobilität, wo sowohl die For-schung als auch Maßnahmen zur Markteinführung vonE-Mobilität forciert werden.

NATIONALER KONJUNKTURHEBEL

Der Leiter des Wirtschaftsforschungsinstitutes und „Va-ter“ der Systemevaluierung, Karl Aiginger, sieht zudem inder verstärkten Erforschung von innovativen Automobil-antrieben nicht nur einen nationalen Konjunkturhebel,sondern auch die Möglichkeit, bereits frühzeitig interna-tional an vorderster Front Themen vorzugeben.

SYSTEMISCHER ANSATZ BEI SCHLÜSSELTECHNOLOGIEN

„Mit diesem stark systemischen Ansatz in der Bearbeitungdes Themas Mobilität stehen wir nicht nur in Österreichan vorderster Forschungsfront“, versichert WolfgangKnoll, und verweist auf die zahlreichen internationalenKooperationen des AIT auf diesem Gebiet. „Speziell amMobility-Sektor halten wir in vielen Bereichen europaweitdie Themenführerschaft. Denn unsere international aner-kannten SpezialistInnen haben das Know-how, die globa-len Zukunftsthemen auf breiter Basis anzugehen – die Ver-besserung der Verkehrsinfrastruktur im Hinblick aufmehr Sicherheit und Kosteneffizienz in Betrieb und Erhal-tung, die Optimierung co-modaler Transportsysteme, diesämtliche Verkehrsmodi vom Fußgänger über den Indivi-dualverkehr bis hin zum öffentlichen Verkehr berücksich-

tigen, und natürlich auch die Entwicklung integrierterFahrzeugkonzepte mit den beiden SchlüsseltechnologienElektroantrieb und Leichtbau. Damit ergeben sich Syner-gien für völlig neue Themen in der Forschungslandschaft.

LEBENS- UND VERKEHRSADERN

Eine gut ausgebaute Verkehrsinfrastruktur ist sowohl fürdie Bevölkerung als auch für die Wirtschaft und Industrieunerlässlich. Besonders im Standortwettbewerb zeigt sich,welche Bedeutung die Verkehrsadern haben. Wie bei allenInfrastrukturangelegenheiten müssen aber auch hier vie-le Interessen berücksichtigt werden. Nicht nur Umwelt-schutz und Wirtschaft können im Widerspruch stehen,sondern etwa auch Klimaschutz und Naturschutz. All die-se Fragen fordert sowohl die Politik als auch die Wissen-schaft. „Jetzt müssen wir jedenfalls alles tun, um den Start-vorteil der heimischen Zulieferer zu nutzen und in denmobilen Zukunftsbereichen einen Vorsprung herauszu-holen“, betonte Verkehrsministerin Doris Bures im Rah-

Infrastrukturministerin Doris Bures: „Mit gezieltem, koor-

dinierten Vorgehen von Politik, Industrieund Verkehrsbetreibern können wir auchauf europäischer Ebene die Entwicklung

bei intelligenten Verkehrssystemen entscheidend mitgestalten.“

AIT-Geschäftsführer Anton Plimon: „Der sich wandelnde Verkehrssektor

findet bei uns ein F&E-Umfeld, das denUnternehmen neueste Technologien undMethoden, sowie langjährige Erfahrung inder Umsetzung zur Verfügung stellt, um

effiziente und sichere Mobilitäts- undFahrzeugkonzepte zu realisieren.“

TomorrorToday_2_s02-05.qxp 29.01.2010 10:26 Uhr Seite 04

BAND 2_MOBILITY EINLEITUNG 05

men der Alpbacher Technologiegespräche vergangenenSommer und erhöhte als einen ersten Schritt die Förder-summe für konventionelle und alternative Technologienim Automotivbereich um 50 Prozent. Nach 2009 stündendafür auch in diesem Jahr 60 Millionen Euro extra zu Ver-fügung, wovon fast zwei Drittel in neue Technologien wiedie Elektromobilität fließen – einer der Gründe, warumheimische Leitbetriebe kürzlich gemeinsam mit dem AITdie Plattform Austrian Mobile Power ins Leben riefen.

„Die Regierung hat mit der gezielten Förderung im Be-reich Elektromobilität Weitblick bewiesen", kommentier-te der Vize-Generalsekretär der IndustriellenvereinigungPeter Koren die Budgetaufstockung und wünscht sichnun eine langfristige Elektromobilitätsstrategie fürÖsterreich. Die Vernetzung der Branchen Automobil,Energie und Informationstechnik entlang der neuenWertschöpfungsketten für die Elektromobilität würdeauch in der derzeit schwierigen wirtschaftlichen Lagewichtige Innovationsschübe ermöglichen.Das BMVIT hat kürzlich zudem einen nationalen Akti-onsplan für Verkehrstelematik erstellt. Doris Bures: „Wirwollen ein umweltverträgliches, effizientes und sicheresVerkehrssystem schaffen und gleichzeitig die Innovations-kraft und Wettbewerbsfähigkeit des Verkehrstechnologie-sektors, einer Schlüsselbranche in Österreich, stärken.“ Soist Österreich beispielsweise 2012 Gastgeber für die größ-te internationale Leistungsschau zum Thema intelligenteVerkehrssysteme, dem ITS World Congress. Und hier sol-len laut der Verkehrsministerin die neuesten Entwicklun-gen und bereits erfolgreich etablierte Systeme dem Welt-markt präsentiert werden. „Mit gezieltem, koordiniertenVorgehen von Politik, Industrie und Verkehrsbetreibernkönnen wir auch auf europäischer Ebene die Entwicklungbei intelligenten Verkehrssystemen entscheidend mitge-stalten“, betont Bures. ///

AIT-Geschäftsführer Wolfgang Knoll: „Die Expertise unserer ForscherInnen

fließt sowohl in nationale als auch inter-nationale Scientific-Netzwerke. Damit

haben sie Anteil an den globalenForschungsstrategien von morgen.“

Peter Koren, Industriellen-vereinigung: „Die Regierung hat

mit der gezielten Förderung im BereichElektromobilität Weitblick bewiesen. Esfehlt aber noch eine langfristige Elektro-

mobilitätsstrategie für Österreich.“

MOBILE MILESTONESBlickt man auf die rund 6.000 Jahre geschichtlicher Entwicklung

der Verkehrsmittel seit der Erfindung des Rades zurück, ist es

geradezu unglaublich, wie rasch in den letzten zwei Jahrhunder-

ten eine epochale Erfindung die nächste gejagt hat.

1825 wurden in England die ersten Eisenbahnpassagiere der Welt

zwischen Stockton und Darlington – gezogen von einer Lokomo-

tive von George Stephenson – auf Jungfernfahrt geschickt. 1870

startete mit dem ersten benzinbetriebenen Wagen von Siegfried

Marcus in Wien die revolutionäre Geschichte des heutigen Auto-

mobils.

Manche Konzepte in der Technologiegeschichte benötigen bis zu

ihrer Verwendung aber auch ihre Zeit. Das zeigt sich besonders

schön am Elektromotor. Ferdinand Porsche hat 1896 seinen Radna-

benelektromotor patentieren lassen, der erst in Form des Lohner-

Porsche-Elektromobils auf der Pariser Weltausstellung im Jahr 1900

entsprechend bestaunt und für sein getriebeloses Konzept gelobt

wurde. Durch die Weiterentwicklung dieses Elektromotors entwarf

Ferdinand Porsche 1902 das ersten Hybridauto, das den Strom von

einem Generator erzeugen ließ, angetrieben von einem Verbren-

nungsmotor von Daimler.

TomorrorToday_2_s02-05.qxp 29.01.2010 10:26 Uhr Seite 05

6 BAND 2_MOBILITY

MOBILITÄT IST NICHT NUR EIN GRUNDBEDÜRFNIS desMenschen, sondern auch ein zentraler Pfeiler unseres Wirt-schaftssystems. Die Rahmenbedingungen haben sich inden letzten Jahren jedoch grundlegend geändert: Die glo-balen Herausforderungen wie Klimawandel, Rohstoff-knappheit und erhöhtes Transportaufkommen zwingenzum Umdenken. So ist der Verkehr mittlerweile bereits für34 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich und ver-zeichnet nach wie vor höhere Steigerungsraten als die In-dustrie und der Gebäudesektor.Das Verkehrsaufkommen hat sich von 1970 bis 2004 mehrals verdoppelt – Tendenz weiter steigend. Verstärkt werdendiese Entwicklungen noch durch den gesellschaftlichenWandel mit dessen Begleiterscheinungen Urbanisierungund Zersiedelung, die zu einer weiteren Beanspruchungder Verkehrsinfrastruktur führen. Neben dem Postulat derSicherheit muss die Mobilität der Zukunft daher vor allemhöchste Anforderungen in puncto Effizienz und Umwelt-verträglichkeit erfüllen. Um nachhaltige Antworten aufdiese Herausforderungen einer „Green Mobility“ zu fin-den, müssen alle Ebenen des Mobilitätssystems berück-sichtigt werden. Die daraus folgende Vielzahl wechselseiti-ger Abhängigkeiten erfordert einen stark integrativen An-satz, wie ihn das Mobility Department des AIT mit Hilfevon Modellierung und numerischer Simulation verfolgt.

DIE FAHRZEUGWELT DER ZUKUNFT WIRD VIELFÄLTIGER

„Der Trend“, so Franz Pirker, Leiter des Mobility Depart-ment von AIT, „geht in der Automotivindustrie eindeutigin Richtung mehr Effizienz und dadurch auch höhere Um-weltverträglichkeit. Elektrifizierung und Leichtbau sindSchlüsseltechnologien, um diese Ziele zu erreichen“. DieEvolution vom konventionellen Fahrzeug über die ver-schiedenen Hybridtechnologien bis hin zum rein elektrischbetriebenen Fahrzeug hat bereits eingesetzt. Das Spektrumam Markt befindlicher oder kurz vor der Markteinführungstehender Micro-, Mild-, Full- und Plug-in-Hybride ver-deutlicht, dass die Elektromobilität kurz- und mittelfristigals größte Hoffnung für eine umweltverträgliche Mobilitätgesehen wird. Die Fahrzeugwelt wird also in Zukunft bun-ter und vielfältiger sein. Benzin- oder dieselbetriebene Au-

tos werden zwar nicht von heute auf morgen aus dem Stra-ßenbild verschwinden, mit einer steigenden Anzahl vonelektrisch betriebenen Fahrzeugen ist jedoch zu rechnen –Schätzungen zufolge wird der Marktanteil für Elektro-fahrzeuge bis zum Jahr 2020 bis zu fünf Prozent be-tragen. Um der Elektromobilität allerdings lang-fristig zum Durchbruch zu verhelfen, sind nochviele Fragen zu klären. Technologische Innova-tionen vom elektrischen Antrieb über die Karos-serie bis hin zu völlig neuen Mobilitätskonzep-ten werden nötig sein, um den bevorstehendenSystemsprung zu bewältigen.

MEHR EFFIZIENZ DURCH ELEKTROANTRIEB

„Der größte Vorteil des Elektromotors gegenüber her-kömmlichen Verbrennungskraftmaschinen liegt eindeutigin seinem wesentlich höheren Wirkungsgrad“, erläutert da-zu Pirker.Während der Wirkungsgrad eines Benzinmotorsbei rund 30 Prozent liegt, kommen beim Elektromotorüber 90 Prozent der in der Batterie gespeicherten Energieauch an den Rädern an. Die wesentlich höhere Effizienzführt natürlich auch zu einem geringeren CO2-Ausstoß,was vor allem in Hinblick auf den künftig vorgeschriebe-nen EU-Flottengrenzwert von 120 Gramm pro Kilometerein schlagendes Argument ist.Eine Schlüsselrolle in den elektrischen Fahrzeugkonzeptender Zukunft spielt der Energiespeicher. Vor allem auf demGebiet der Lithium-Ionen-Technologie hat sich in den letz-ten Jahren international eine enorme Dynamik entwickeltLi-Ionen-Akkus weisen eine wesentlich höhere Energie-dichte auf als die derzeit eingesetzten Nickel-Metallhydrid-Batterien und erlauben dadurch auch deutlich größereReichweiten. Allerdings herrscht noch Verbesserungsbe-darf in puncto Sicherheit und Lebensdauer, um der bereitsbei Handys und Laptops bewährten Technologie auch imAutomotivbereich zum Durchbruch zu verhelfen.Das Mobility Department ist hier in zahlreichen nationa-len und EU-Projekten vertreten, um unter anderem inno-vative Strategien für das Ladungsmanagement zu entwik-keln und das Alterungsverhalten neuer lithiumbasierterKathodenmaterialen zu untersuchen. „Allerdings reicht es

LÖSUNGEN FÜR DIEMOBILITÄT VON MORGEN/// „Green Mobility“ erfordert die Berücksichtigung aller Ebenen

des Mobilitätssystems – vom Fahrzeug über die Infrastruktur bis hin

zum Transportsystem. Das Mobility Department des AIT unterstützt

diesen Paradigmenwechsel unter anderem mit Hilfe von High tech-

Modellierung und numerischer Simulation. ///

TomorrorToday_2_s06-09.qxp 27.01.2010 17:16 Uhr Seite 16

BAND 2_MOBILITY 7

nicht“, warnt Pirker, „sich alleine auf die Bat-terie zu konzentrieren. Man muss den gesamtenAntriebsstrang von der Leistungselektronik bis zur Ma-schine optimal abstimmen, um auch wirklich ein Maxi-mum an Effizienz zu erzielen.“ Elektro- und Hybridfahr-zeuge erfordern hier eine grundlegende Umstellung derEntwicklungstools und -prozesse. Mit ausgefeilten Simu-lationsmethoden koppeln die ExpertInnen die thermi-schen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften derverschiedenen Komponenten des Antriebsstrangs, um dasGesamtfahrzeug so realitätsnah wie möglich simulierenund optimieren zu können. Das Department hat sich da-mit in den vergangenen Jahren als anerkanntes Entwick-lungszentrum positioniert und unterstützt heimische undinternationale Hersteller und Zulieferer im Umstiegspro-zess in die Elektro-Ära.

SICHERE UND LEICHTE FAHRZEUGKOMPONENTEN

In den vergangenen Jahren haben sich Leichtbaumateria-lien zum Megatrend in der Automotiv-Industrie entwik-

kelt. Immerhin bringt die Verwen-dung von Aluminium anstelle von Stahl eine wesentliche

Gewichtsreduktion, was sich wiederum positiv auf Ener-gieeffizienz und CO2-Ausstoß auswirkt. Die große kon-struktive Herausforderung bei der Entwicklung neuerLeichtbauteile besteht darin, nicht nur das Gewicht zu ver-ringern, sondern auch die Sicherheit der Fahrzeuginsassenim Crashfall zu garantieren. Das dafür nötige Know-howdes Mobility Departments ist in Ranshofen gebündelt, woman an den heißesten Themen auf dem Leichtbausektorarbeitet – neue Aluminium- und Magnesiumlegierungen,die Entwicklung innovativer Leichtbaukomponenten unddie sichere Verbindung zwischen Leichtmetallen und an-deren Komponenten. Auf diesem zukunftsträchtigen Ge-biet wurde zusammen mit einem Industriepartner einSchweißverfahren entwickelt, das im Vorjahr den österrei-chischen Staatspreis für Innovation erhielt.„Auch hier“, soPirker, „kommen modernste Simulationstools zum Ein-satz, um neue Legierungen und maßgeschneiderte Prozes-se für die Umformung und Wärmebehandlung zu entwik-

TomorrorToday_2_s06-09.qxp 27.01.2010 17:16 Uhr Seite 17

8 BAND 2_MOBILITY

„Das Mobility Department ist strategischvorausdenkend auf neue Entwicklungenauf dem Mobilitätssektor ausgerichtet.

Dadurch ist es uns möglich, proaktivinnovative Methoden, Lösungen und Ver-fahren zu entwickeln, die für den künfti-

gen Erfolg auf diesem Zukunftsmarktnotwendig sein werden.“

Franz Pirker, Head of Mobility Department

keln. Sie bilden die Basis für leichte und zugleich sichereBauteile, die für die Elektrofahrzeuge der Zukunft benötigtwerden.“

KO - M O DALE TRANSPORTSY S T E M EDas umwel tf reu n dl i ch s te Fa h r zeug all ein ist kein wi rk s a m e sG egen m i t tel gegen die nega tiven Au s wi rk u n gen eines stän-dig stei gen den Verkeh rs a u f kom m en s , das unsere Verkeh rs-s ys teme nur allzu oft an ihre Gren zen führt . J ä h rl i ch geh ender eu rop ä i s ch en Wi rt s chaft nach Sch ä t z u n gen der Eu ro-p ä i s ch en Kom m i s s i on rund 100 Mi ll i a rden Eu ro aufgru n dvon Staus auf ü berl a s teten Stra ß en verl oren . Im Gr ü n bu ch„ Tow a rds a new cultu re for urban mobi l i ty“ hat die EU dar-a u f re a gi ert und angereg t , das Th ema Mobilität völlig neuzu den ken . Du rch die opti m i erte Nutzung vers ch i eden erModi soll ein ko - m odales Tra n s port s ys tem en t s teh en , wel-ches das Opti mum für die ei n zel n en Verkeh rs tei l n eh m er In-n en mit dem Sys tem opti mum in Einklang bri n g t .Das stärkere Miteinander aller Modi beginnt sich auch beiMobi l i t ä t s a n bi etern immer stärker du rch z u s et zen . „ E sexistieren auf nationaler und internationaler Ebene bereitsvi elvers prech en de Bu s i n e s s m odelle für ko - m odale Mobi l i-tätskonzepte, die den öffentlichen Verkehr z. B. mit elektri-s ch en Fa h r zeu gen kom bi n i eren “, so Pirker.„ Der große Vor-teil der Ko-Modalität besteht darin, dass man durch dieEinbeziehung mehrerer Modi – von FußgängerInnen überRad f a h rer In n en bis hin zum In d ivi dual- und Güterver-kehr auf Straße und Schiene – auch über wesentlich mehrFreiheitsgrade verfügt.“ Voraussetzung für die optimale Nutzung dieser Freiheits-grade sind jedoch intelligente und dynamische Lösungen,die Verkehrsinformationen in Echtzeit zur Verfügung stel-len und auch einen Blick in die Zukunft werfen können.Mit dem Know-how des Departments in der Erfassung,An a lyse und Si mu l a ti on von Men s ch en- und Verkeh rs s tr ö-men lassen sich zuverlässige Prognosen über Reisezeitenoder Kapazitätsauslastungen treffen, um diese Ströme si-cher und effizient leiten und lenken zu können. Das giltnicht nur für den Personenverkehr, sondern auch für denG ü terverkeh r, da eine opti m i erte Tra n s port l ogi s tik undRo uten p l a nung der In du s trie rel a tiv ra s ch ei n en wi rt-schaftlichen Vorteil bringt. So arbeitet man am AIT derzeit

unter anderem an Last-Mile-Konzepten an der Schnittstel-le zwischen Schiene und Straße, um die letzten Kilometerin der Stadt mit Hybrid-Lkw möglichst effizient und um-weltverträglich zu bewältigen.

U M W E LT V E R T R ÄGLICHE UND SICHERE INFRASTRUKTURUm dem Anspruch der Green Mobility umfassend gerechtzu werden, darf das Thema Umweltverträglichkeit nichta u f C O2- E m i s s i on en be s chränkt bl ei ben , s on dern mu s sauch die akustischen Auswirkungen des Verkehrs mit ein-beziehen. Die von der EU in der Umgebungslärmrichtlinievorgeschriebenen Lärmkataster und die europaweite Dis-kussion über lärmarme Reifen und Fahrbahnbeläge unter-mauern die gesellschaftliche Bedeutung des Lärmschutzes.Elektrisch betriebene Fahrzeuge sind zwar in der Stadt ein-deutig leiser, bei höheren Geschwindigkeiten tritt jedochdas Rollgeräusch in den Vordergrund. „Mit modernen Si-mu l a ti on s m et h oden kann das äußerst kom p l exe Th em aLärm sehr umfassend behandelt werden“, so Pirker. „Da-durch kommt man viel effizienter und schneller zu wirksa-m en Lösu n gen als mit trad i ti on ell en ingen i eu rwi s s en-schaftlichen Methoden.“ So liefert etwa die Simulation derSchallausbreitung wichtige Grundlagen für die optimaleG e s t a l tung und Platzierung von Lärm s chut z w ä n den . InNa h fel d s i mu l a ti on en wi ederum wi rd die akusti s ch äußers tkom p l exe Rei fen - Fa h rb a h n - In tera k t i on direkt an derSchallquelle unter die Lupe genommen.Eine zentrale Rolle spielt beim AIT die Zusammenführungverschiedener Methoden, etwa mit der Vehicle Infrastruc-tu re In teracti on Si mu l a ti on , in der die Wech s elwi rk u n gzwischen Fahrzeug und Infrastruktur nachgebildet wird.Die Straße wird dabei in Modelle gegossen und mit ver-

TomorrorToday_2_s06-09.qxp 29.01.2010 14:34 Uhr Seite 18

BAND 2_MOBILITY 9

schiedenen virtuellen Fahrzeugtypen „befahren“. Die Ver-knüpfung mit akustischen oder fahrdynamischen Model-len gibt Aufschluss über die zu erwartenden Lärmemissio-nen und das Unfallrisiko auf den untersuchten Straßenab-schnitten. Dem Infrastrukturbetreiber können so wichtigeEntscheidungsgrundlagen für gezielte Maßnahmen zumLärmschutz und zur Entschärfung potenzieller Gefahren-stellen zur Verfügung gestellt werden. Der Einsatz von Mo-dellierung und Simulation wird auch in Zukunft unerläss-lich sein, um die komplexen Interaktionen zwischen Lärm,Sicherheit und Energieeffizienz integriert betrachten undso das gesamte Infrastruktursystem optimieren zu können.

INGENIOUS PARTNER FÜR DIE WIRTSCHAFT

„Das Mobility Department ist strategisch vorausdenkendauf neue Entwicklungen auf dem Mobilitätssektor ausge-richtet“, fasst Franz Pirker zusammen „Dadurch ist es unsmöglich, proaktiv innovative Methoden, Lösungen undVerfahren zu entwickeln, die für den künftigen Erfolg aufdiesem Zukunftsmarkt notwendig sein werden.“ Das AITkann damit Unternehmen und auch der öffentlichen Handbereits heute zukunftsweisende Forschungsergebnisse fürdie Mobilität von morgen liefern. Die ForscherInnen desDepartments haben sich mittlerweile in der ScientificCommunity weltweit einen Namen gemacht.Durch enge Kooperation mit internationalen Forschungs-einrichtungen und aktive Mitarbeit an EU-Projekten wirddas über lange Jahre erarbeitete Know-how weiter ausge-baut, um so dem eigenen Anspruch höchster wissenschaft-licher Exzellenz auch weiterhin gerecht zu bleiben. Dankder interdisziplinären Zusammensetzung der Forschungs-teams ist das Department in der Lage, das Thema Mobili-tät in einem auch europaweit einzigartigen systemischenAnsatz zu bearbeiten. Die hier gebündelte Kompetenz bil-det die Basis für die elektrischen Antriebe, Leichtmetall-konzepte, dynamische ko-modale Verkehrssysteme und in-telligenten Infrastrukturlösungen, die das Mobilitätssys-tem der Zukunft sicherer, effizienter und umweltverträgli-cher gestalten werden. ///

Wie wird die Mobilität im Jahr 2050 aussehen?

Die Mobilität der Zukunft wird bunter und vielfältiger werden. Alle Verkehrs-

modi – von FußgängerInnen über neueste Fahrzeuge bis hin zum öffentlichen

Verkehr – werden stärker miteinander verschränkt sein. Stehen beispiels-

weise E-Fahrzeuge als Transportmittel zur Verfügung, spielen Anforderungen

wie verfügbare Ladestationen, Reichweiten oder Umsteigemöglichkeiten bei

der Routenplanung eine Rolle. Neue Optionen für die Entwicklung eines effi-

zienten, integrierten Mobilitätssystems entstehen. In diesem Zusammenhang

wird das treibende Thema „Effizienz“ neu zu definieren sein. Die Effizienz des

einzelnen Verkehrsmittels (zum Beispiel eines Fahrzeuges) wird im Gesamt-

system zu bewerten sein und somit einen neuen Stellenwert erhalten.

Welche Auswirkungen hat das auf die einzelnen Player des Mobilitäts-

systems?

Die steigende Komplexität bei der Umsetzung von nachhaltigen Mobilitätslö-

sungen erfordert ein Umdenken bei unseren KundInnen. Automobilindustrie,

Energieversorger, Verkehrsunternehmen, Infrastrukturbetreiber, Systeman-

bieter und Raumplaner werden zukünftig gemeinsam an dieser Aufgabe

arbeiten. Hierzu müssen entsprechende Kooperations- und Businessmodelle

für alle AkteurInnen aufgebaut und entwickelt werden.

Was heißt das für den Innovationsprozess?

Ein komplexer werdendes Mobilitätssystem erfordert auch einen neuen

Innovationsprozess. Die Entwicklung von Einzeltechnologien wird im

Gesamtsystem spezielle Konsequenzen nach sich ziehen. Beispielsweise

stellen bei der Umsetzung von Elektromobilität fahrzeugseitige Technolo-

gien (wie Lithium-Ionen-Batterien), der Einsatz von Telematik sowie die

Energieversorgung (Smart Grids) eine wesentliche Kette dar. So erfordert

der Einsatz von neuen Fahrzeugkonzepten zusätzliche Innovationen in wei-

teren Teilbereichen des Mobilitätssystems. Mobilität wird somit

disziplinübergreifend neu gedacht werden, um nachhaltige

Mobilitätskonzepte entwickeln zu können. Dabei werden eine

vernetzte Betrachtung der entsprechenden Enabling Techno-

logies sowie neue Partnerstrukturen den Innovationsprozess

mitgestalten.

Was leitet sich daraus für das Department Mobility ab?

Die Anforderungen und Auswirkungen neuer Mobilitätsange-

bote wie etwa Elektrofahrzeuge werden bereits vorab mög-

lichst genau abzuschätzen sein, um sie in einem ko-modalen

Ansatz optimal in das Gesamtsystem zu integrieren. Dabei

forschen unsere Teams einerseits an der Optimierung der

Einzelelemente und andererseits an der Optimierung des

Gesamtsystems. Um all diese Wechselwirkungen in ihrer Viel-

falt abbilden zu können, kommen verstärkt Simulationsme-

thoden zum Einsatz. Wir entwickeln sowohl

Simulations-Werkzeuge für zukünftige Fahrzeuge als auch

Modelle für eine gesamte simulative Betrachtung der Wech-

selwirkungen von Transportmittel, Infrastruktur und Trans-

portsystem. Die virtuelle Entwicklung einer sicheren,

effizienten und umweltverträglichen Mobilität der Zukunft

sowie deren Umsetzung gemeinsam mit unseren Kunden ist

daher unsere Vision. ///

„DAS TREIBENDE THEMA ‚EFFI-ZIENZ’ IST NEU ZU DEFINIEREN“/// Franz Pirker über die Auswirkungen innovativer Infrastruk-

turkonzepte auf die einzelnen Player des Mobilitätssystems. ///

TomorrorToday_2_s06-09.qxp 27.01.2010 17:17 Uhr Seite 19

10 BAND 2_MOBILITY

ELEKTRISCHE ANTRIEBE bilden das Herzstück von Hy-brid- und Elektrofahrzeugen. Um das komplexe Systemaus Elektromotor, Energiespeicher, Leistungselektronikund Regelung optimal auslegen und entwickeln zu können,bedarf es eines stark systemischen Zugangs. „Diese Ge-samtsicht in Modellierung und Simulation ist auch dieStärke unseres Teams bei AIT“, so der AntriebsexperteChristian Kral, der bereits auf eine Reihe von Patenten undPublikationen auf dem Gebiet elektrischer Maschinen ver-weisen kann. Zusätzliches wissenschaftliches Know-howsammelte der Senior Researcher während einer ausgedehn-ten Gastprofessur an der GeorgiaTech University, die zuden Topadressen für elektrische Antriebstechnik in denUSA zählt.

DAS ZIEL: EIN OPTIMIERTES GESAMTSYSTEM„Elektromotoren bieten gegenüber Verbrennungskraftma-schinen entscheidende Vorteile“, erklärt Kral. „Währendkonventionelle Benzin- und Dieselmotoren einen Wir-kungsgrad von 25 bis 40 Prozent aufweisen, erreicht einElektromotor über 90 Prozent. Darüber hinaus kann er indie Radnabe integriert oder über ein fixes Getriebe ohneSchaltung betrieben werden. Bei optimaler Auslegung lässter sich auch kurzzeitig überlasten und daher kompakter bau-en.“ Als weitere Schlüsselkomponente für die Elektromobi-lität der Zukunft gilt der Energiespeicher – in den meistenFällen eine Lithium-Ionen-Batterie. Neben der elektrischenund thermischen Auslegung und dem Alterungsverhaltensind hier vor allem Aspekte der Sicherheit zu berücksichti-gen.Letztendlich muss auch die Leistungselektronik optimalkonfiguriert und die Betriebs- und Regelungsstrategie aufdas Fahrzeug und den Fahrzyklus abgestimmt werden.

DIE LÖSUNG: DER VIRTUELLE ANSATZ„Reichweite, Effizienz, Leistungsdichte und Energiewir-kungsgrad des Antriebs lassen sich nur maximieren, wennall diese Komponenten optimal zusammenspielen“, er-läutert Kral. Um die komplexen Wechselwirkungen in denGriff zu bekommen, setzen die AntriebstechnikerInnenvon AIT auf Modellierung und Simulation. In einem ers-ten Schritt werden die einzelnen Komponenten – vomMotor über die Batterie bis zur Leistungselektronik – inmathematisch-physikalische Modelle gegossen und in einvirtuelles Fahrzeug integriert. Die ExpertInnen nutzen

dafür die objektorientierte Modellierungssprache Mode-lica, die sich in den Entwicklungsabteilungen der europäi-schen Automobilhersteller immer stärker durchsetzt. Auseinzelnen Objekten werden abstrahierte Modelle derKomponenten gebildet, um in weiterer Folge ganze virtu-elle Antriebsstränge für Hybrid- und Elektrofahrzeugeaufzubauen. Kral streicht dabei vor allem den ganzheitli-chen Ansatz hervor: „Wir sind mit unserem interdiszipli-nären Team in der Lage, alle relevanten Aspekte des An-triebs physikalisch zu koppeln und können so das thermi-sche, magnetische, elektrische sowie mechanische Verhal-ten und damit auch die gegenseitigen Wechselwirkungender Einzelkomponenten in einer einzigen Simulation be-rücksichtigen.“ Diese Fahrzeugsimulation bildet die Ba-sis für den weiteren Designprozess – neben Modelicakommen auch hier wieder numerische Methoden wieCFD und FEM zum Einsatz.

DIE VIRTUELLE WELT DERELEKTRISCHEN ANTRIEBE/// Die Elektrofahrzeuge der Zukunft werden zum Großteil am Computer

designt. Der Modellierung und Simulation des Antriebsstrangs kommt

dabei eine zentrale Rolle zu. ///

Christian Kral: „Wir sind inder Lage, alle relevantenAspekte des Antriebs physi-kalisch zu koppeln und kön-nen so sämtliche relevantenAspekte in einer einzigenSimulation berücksichtigen.“

TomorrorToday_2_s10-13.qxp 29.01.2010 10:26 Uhr Seite 16

BAND 2_MOBILITY 11

HARDWARE-VALIDIERUNG IN SOFTWARE-UMGE-BUNGAIT bietet gegenüber anderen Entwicklungs-zentren den großen Vorteil, sämtliche Kom-ponenten und Antriebe nach dem Designauch als Prototypen in Hardware-in-the-Loop-Validierung optimieren zu kön-nen. Der Hardware-Prototyp wird da-bei in eine Simulationsumgebung ein-geklinkt und kann so beliebig vieleFahrzyklen absolvieren, ohne in einTestfahrzeug eingebaut werden zumüssen.

ROBUSTE KOMPONENTENDer virtuelle Ansatz der Antriebstechni-kerInnen erstreckt sich über die Prüfunghinaus bis zur Regelung und zum Monito-ring, also der Zustandsüberwachung der Ma-schine während des Betriebs. Eine spezielle Her-ausforderung besteht darin, Temperaturen und Dreh-zahlen im realen Einsatz ohne Sensoren, also nur auf derBasis von Betriebsparametern und mathematischen Mo-dellen, in Echtzeit zu berechnen. Erste Verfahren dazu wur-den bereits erfolgreich entwickelt und sollen nun auch fürden Automobilbereich nutzbar gemacht werden.Das umfassende Know-how des Teams ist bei österreichi-schen und europäischen Herstellern und Zulieferern imElektromobilitätsbereich sehr gefragt – und Christian Kralist überzeugt: „Der Einsatz von Modellierung und Simula-tion in Entwicklung, Validierung und Monitoring wird beider Realisierung innovativer Fahrzeugkonzepte in Zukunftsicher eine zunehmend wichtigere Rolle spielen.“ ///

FORSCHUNG AM HERZSTÜCK DER NEUEN FAHRZEUGGENERATIONENDie Lithium-Ionen-Technologie gilt als Hoffnungsträger

für den Durchbruch der Elektromobilität. Mit neuen Ansät-

zen sollen Reichweite, Lebensdauer und Sicherheit dieser

vielversprechenden Energiespeicher erhöht werden.

Mit der Elektromobilität im Fokus der Öffentlichkeit kommtauch dem Herzstück von Hybrid- und Elektrofahrzeugen, dem

Energiespeicher, eineimmer größereBedeutung zu. Die inden meisten aktuellenHybridfahrzeugen ein-gesetzten Nickel-Metallhydrid-Batteriensind den Anforderun-gen der Zukunft aller-dings nichtgewachsen. „ReineElektrofahrzeuge und

Plug-in-Hybride benö-tigen einen Energiespeicher mit deutlich höherer Kapazitätals derzeitige Hybridanwendungen“, erläutert dazu ValerioConte, Experte für elektrische Energiespeicher am AIT. „Künf-tige Batterien müssen also eine wesentlich höhere Energie-dichte aufweisen, um eine zufriedenstellende Reichweite zuerzielen.“ Als Favorit gilt nach wie vor die bereits in Laptopsund Handys eingesetzte Lithium-Ionen-Technologie – aller-dings herrscht hier noch großes Optimierungspotenzial inpuncto Sicherheit und Lebensdauer der Energiespeicher.Zusammen mit nationalen und internationalen Forschungs-partnerInnen stellen sich auch die Mobility-ExpertInnen vomAIT der wissenschaftlichen Herausforderung zur Optimierungdieser Technologie. In den beiden Projekten HELIOS und BALIuntersuchen sie das Alterungsverhalten neuer Materialienbzw. innovative Lösungen für das Lademanagement vonLithium-Ionen-Batterien.

Valerio Conte

TomorrorToday_2_s10-13.qxp 29.01.2010 10:27 Uhr Seite 17

12 BAND 2_MOBILITY

Der Alterung auf der Spur

Neue lithiumbasierte Kathodenmaterialien werden als vielversprechen-der Ansatz gesehen, um die Energiedichte und Lebensdauer des Energie-speichers weiter in die Höhe zu schrauben. Im europäischen GroßprojektHELIOS forschen die Experten vom AIT mit 17 Partnern daran, die Sicher-heit und Lebensdauer von Lithium-Ionen-Akkus durch ein besseres Ver-ständnis der Alterungsprozesse zu erhöhen. „Wir sind sehr stolz, dass wir hier Teil eines hochrangigen Projektkonsor-tiums sind“, so Conte. „Neben Keyplayern der Automobilindustrie wieOpel, Renault und Peugeot sind auch die wichtigsten europäischen For-schungsinstitute im Energiespeicherbereich vertreten“. Die Aufgabe desTeams um Conte besteht vor allem darin, die verschiedenen Technologiender neuen Generation zu vergleichen und zu validieren. Dazu werden Zel-len mit unterschiedlichen lithiumbasierten Kathodenmaterialien umfang-reichen Leistungs- und Alterungstests bei unterschiedlichenTemperaturen und Stromprofilen unterzogen. Die gesammelten Datenaller PartnerInnen werden schließlich in einem Modell zusammenge-führt, das in der Lage ist, das Alterungsverhalten der Zellen nachzubil-den. Daher lassen sich mit diesem Projekt Aussagen überTemperaturverhalten, Lebensdauer, Recyclingfähigkeit und Life CycleCosts der einzelnen Technologien treffen. „Zu guter Letzt“, so Conte,„streben wir eine gesamtheitliche theoretische Analyse an, um vorhersa-gen zu können, welche Auswirkungen die Resultate auf Zellebene auf dieSicherheit des gesamten Batteriesystems haben“.

Ausgleichende Balance

Aber nicht nur im Material, sondern auch im Batteriemanagement stecktnoch einiges an Optimierungspotenzial. Ein Batteriepack besteht ausHunderten Zellen, die aufgrund von Fertigungstoleranzen und Alterungs-effekten Kapazitätsunterschiede aufweisen, was zur Über- bzw. Tiefentla-dung einzelner Zellen führen und sie damit schädigen kann. Bei denderzeit eingesetzten passiven Balancingverfahren wird – um schwacheZellen zu schützen – die überschüssige Ladung in Wärme umgewandelt,was aber hohe Verlustleistungen mit sich bringt. Zusammen mit denIndustriepartnern Infineon und Magna arbeitet AIT daher derzeit im Pro-jekt BALI am innovativen Ansatz eines aktiven Balancingverfahrens.Dabei werden die Ladungen mit ausgefeilter Leistungselektronik undintelligenten Algorithmen so „jongliert“, dass sie immer gleichmäßig aufalle Zellen verteilt sind. Davon erwartet man sich eine bessere Batterie-ausnützung, größere Reichweite und längere Lebensdauer. Die ExpertIn-nen von AIT haben es sich zum Ziel gesetzt, dieses komplexeLadungsverteilungsverfahren in einer Simulation darzustellen. In einemersten Schritt werden dazu sämtliche relevanten Eigenschaften der Zel-len vermessen und basierend auf Erfahrungswerten des ForscherInnen-Teams in ein numerisches Modell integriert. Die anschließendeSimulation soll die konkreten Auswirkungen des aktiven Balancing aufdie wichtigsten Batterieeigenschaften aufzeigen. Die ersten Ergebnissesind vielversprechend und waren bereits Grundlage für zwei Patentan-meldungen.„Intelligente Lösungen in den Bereichen Materialien und Batteriemana-gement sind sicher ein zukunftsweisender Weg, um Lebensdauer,Sicherheit und Reichweite der Lithium-Ionen-Technologie zu erhöhenund damit auch die Life Cycle Costs zu senken“, ist Conte überzeugt. ///

TomorrorToday_2_s10-13.qxp 29.01.2010 10:27 Uhr Seite 18

BAND 2_MOBILITY 13

Foto

s: F

otos

tudi

o K

risc

hanz

&Ze

iler,

AIT

, Inf

ineo

n, B

arni

m

REINHARD PETSCHACHER, CTOINFINEON TECHNOLOGIESAUSTRIA AG, ÜBER ELEKTRO-MOBILITÄTSKONZEPTE

Herr Petschacher, welche Bedeutung

haben Elektromobilitätskonzepte für

Infineon ganz allgemein?

Angesichts der Tatsache, dass sich dieEnergieressourcen zusehends verknap-pen und wir die Klimaschutzziele vehe-ment verfolgen müssen, sind

Elektromobilitätskonzepte für uns alleenorm wichtig. Für Infineon ist die Energieeffizienz neben Kommunikationund Sicherheit ein Fokusthema, auf das wir unsere Arbeit ausrichten. DieElektromobilität spielt darin eine bedeutende Rolle. Ausgezeichnete Kom-petenzen bei Leistungselektronik und Antriebstechnik, über die Infineonverfügt, sind zentrale Wegbereiter für E-Mobility, und daher bringen wiruns in Konzepte in Österreich aber auch in Europa ein.

Arbeiten Sie bereits an entsprechenden F&E-Projekten? Wo liegt der

Fokus?

Neben landesweiten Initiativen, die regionale Elektromobilitätskonzeptevorantreiben, beteiligt sich Infineon beispielsweise an der Plattform„Austrian Mobile Power“. Spitzenunternehmen aus Industrie, Forschungund Energiewirtschaft kooperieren hier mit dem Ziel, bis zum Jahr 2020100.000 Elektroautos auf Österreichs Straßen zu bringen. In Europa arbei-tet Infineon federführend am Forschungsprojekt E3Car (Energy EfficientElectrical Car) mit, der Fokus liegt darauf, Elektrofahrzeuge um etwa 35Prozent effizienter zu machen. Wir konzentrieren uns auf Halbleiterkom-ponenten und Leistungsmodule, die im elektrischen Fahrzeug die Ener-giezufuhr und Verteilung regeln, insbesondere kommen diese imAntriebsstrang, im Umrichter und in der Lithium-Ionen Batterie zum Ein-satz. Hier arbeiten wir daran, noch höhere Effizienz zu erreichen.

Welche Rolle spielt für Sie das AIT als außeruniversitäres Forschungs-

institut bei der Umsetzung von Innovation?

Innovation hat für Infineon einen sehr großen Stellenwert. Wir arbeitenlaufend an Innovationsprojekten und kooperieren hier mit Partnern in derIndustrie und mit Forschungseinrichtungen. Mit dem AIT verbindet unsder Fokus auf die Themen Energieeffizienz, Mobilität oder erneuerbareEnergien – hier kooperieren wir bereits in verschiedenen Projekten.Besonders schätzen wir, dass sich das AIT bereits langfristig mit demThema Energieeffizienz beschäftigt hat und entsprechend tiefes Basiswis-sen einbringen kann. ///

TomorrorToday_2_s10-13.qxp 29.01.2010 10:27 Uhr Seite 19

14 BAND 2_MOBILITY

ELEKTROAUTOS müssen leicht und dennoch sicher sein.Wie aber können diese beiden ebenso zentralen wie schwervereinbaren Anforderungen unter einen Hut gebracht wer-den? „Durch den Einsatz von Leichtmetallen wie Alumini-um und Magnesium kann Gewicht eingespart werden“, er-klärt Peter Schulz, Experte für Materialentwicklung amAIT. „Indem man die Materialzusammensetzung, die Pro-duktionsprozesse und das Design über Algorithmen, Simu-lationen und Validierung optimiert, lassen sich auch inpuncto Insassensicherheit und Lebensdauer der Kompo-nenten sehr gute Werte erzielen.“

OPTIMIERTE EIGENSCHAFTENDas Material von Komponenten und Rahmenstruktur soll-te eine hohe Bruchdehnung, aber auch eine gewisse Festig-keit aufweisen, damit es sich nicht schon unter geringenKrafteinwirkungen verbeult. Wie für konventionelle Fahr-zeuge werden auch für Elektroautos vor allem Aluminium-legierungen eingesetzt. Um die nötige mechanische Festig-keit zu erhalten, wird dem Aluminium zum Beispiel Silizi-um und Magnesium beigemengt. „Der springende Punktdabei ist, die richtigen Mengen zu ermitteln, sodass eine ge-wisse Festigkeit erreicht wird, gleichzeitig aber die verschie-

DER STOFF, AUS DEM DIEAUTOS DER ZUKUNFT SIND/// In Ranshofen tüfteln LeichtmetallexpertInnen an optimalen Werkstof-

fen für elektrisch betriebene Fahrzeuge. Mittels Experimenten und

Simulationen wird sowohl am Eigenschaftsprofil des Materials als auch

an der Prozesstechnik und dem Design gefeilt, um E-Mobility umfassend

attraktiv zu gestalten und umsetzen zu können. ///

Foto

s: F

otos

tudi

o K

risc

hanz

&Ze

iler,

AIT

, Fro

nius

, Pri

vat,

Emer

aldi

nsig

ht

Peter Schulz: „Um bei Aluminium die nötige mechanische Festigkeit zu erhalten, wird beispiels-

weise Silizium und Magnesium beigemengt. Derspringende Punkt dabei ist, die richtigen Mengen zu

ermitteln, sodass das Material zur Weiterverarbei-tung noch gut verformbar bleibt.

TomorrorToday_2_s14-17.qxp 27.01.2010 17:15 Uhr Seite 12

BAND 2_MOBILITY 15

denen Rahmenteile für die Weiterverarbeitung noch gutverformbar sind“, erläutert der Leichtmetallexperte.Insbesondere bei tragenden Elementen im Motorenbereichkonventioneller Fahrzeuge, wo die Temperatur stark an-steigen kann, sind warmfeste Bauteile aus Sicherheitsgrün-den extrem wichtig. Da Aluminiumlegierungen bei höhe-ren Temperaturen relativ schnell weich werden, untersu-chen die ForscherInnen auch Möglichkeiten, durch Beimi-schung entsprechender Legierungselemente dieWarmfestigkeit zu erhöhen.

REDUZIERTER ENERGIE- UND PRODUKTIONSAUFWAND Beim Mixen des optimalen Materialcocktails setzen PeterSchulz und sein Team nicht nur auf Experimente, sondernauch auf ihre Simulationsexpertise. So wird etwa im Pro-jekt „Through Process Modelling von Leichtmetallen“ dieUmformung eines Autoblechs mit nachfolgender Wärme-behandlung simuliert, um den Einfluss der Verformungauf die Aushärtung eines Blechs ohne großen experimen-tellen Aufwand zu beschreiben. „Damit wollen wir dieWärmebehandlung so optimieren, dass die Aushärtung beimöglichst niedrigen Temperaturen und trotzdem sehrschnell erfolgt. Durch niedrigere Temperaturen bei derWärmebehandlung kann im Produktionsprozess eine be-trächtliche Energieeinsparung erzielt werden. Der Opti-mierung solcher Prozesse kommt eine große Bedeutung zu,da ein Bekenntnis zu Zero-Emission und E-Mobility be-deutet, nicht nur die Emissionen der Fahrzeuge im Betriebzu reduzieren, sondern auch den Energieverbrauch undden CO2-Ausstoß während deren Herstellung.

ZUSAMMENSPIEL VON MATERIAL UND DESIGNDie von Universitäten und Forschungsinstituten entwi-ckelten Simulationstools und Algorithmen nutzen die AIT-ForscherInnen in Ranshofen, um mikrostrukturelle Vor-gänge mit makrostrukturellen Einflussgrößen in der Pro-zesstechnik für Anwendungen im Fahrzeugbau zu verbin-den. Dazu werden die bereits bisher eingesetzten makro-skopischen Simulationen – mit denen man etwa das Erstar-ren der Schmelze abbilden kann – mit mikroskopischenSimulationen gekoppelt, welche beispielsweise zeigen, wiesich das Material während der Abkühlung auf atomarerEbene verhält. Auf diese Weise können die ExpertInnenherausfinden, wie schnell die Legierung gekühlt werdenmuss, um die gewünschten Festigkeitswerte, die von derAnordnung der Atome im Metall abhängen, zu erreichen.In diese Simulationen ist auch der Designprozess vonKomponenten und Strukturen von Anfang an eingebun-den, da Gestaltung und Herstellung der Bauteile so opti-miert werden müssen, dass die Potenziale der eingesetztenLegierungen auch voll zur Geltung kommen.Um einer umweltfreundlichen, sicheren und kostengünsti-gen E-Mobility die nötige Hülle maßzuschneidern, müssenalso ExpertInnen für Materialentwicklung, Prozesstechnikund Design ihr spezielles Know-how und ihre Innovations-kraft sehr eng vernetzen.„Und das“, so Peter Schulz,„ist diegroße Stärke unseres Teams“. ///

/// HEINZ HACKL, GESCHÄFTS-LEITER FRONIUS INTERNATIO-NAL ÜBER FORSCHUNGS-KOOPERATIONEN. ///

Herr Hackl, wohin wird sich Fronius in

den nächsten Jahren entwickeln?

Wir setzen auf drei Schwerpunkte:Internationalisierung, um die zukünfti-gen Schlüsselmärkte direkt bedienen zukönnen, die laufende Verbesserung derinternen Prozesse und Organisation, umdas Wachstum beherrschen, aber auch

wirtschaftlich arbeiten und Produkte mit hoher Qualität anbieten zu kön-nen. Sehr wichtig sind uns aber auch Innovationen bei unseren Produkten.Innovationen bringen zusätzliche Wachstumsimpulse und Technologie-führerschaft – so können wir die Marke stärken und unseren Kunden ein-zigartige Produktvorteile bieten.

Wie wichtig ist dabei F&E für Sie und welche Rolle spielt hier die außer-

universitäre Forschung?

F&E ist enorm wichtig, wenn man bei Fügetechnologien mit Leichtbau-materialien wie Aluminium am Puls der Zeit bleiben will. Wenn wir neueTechnologiefelder betreten, arbeiten wir auch stark mit externen For-schungspartnern wie dem AIT zusammen und erhalten so wertvolleInputs. So steckt etwa Know-how der AIT-Leichtmetallgruppe in Ransho-fen auch in einem neuartigen Punktschweißverfahren für Alu-Stahlverbin-dungen, für das wir im Vorjahr den Österreichischen Staatspreis fürInnovation erhalten haben. Wir werden natürlich auch künftig intensiv inF&E investieren, um unsere internationale Technologieführerschaft aus-bauen zu können.

Welche Aspekte schätzen Sie in der Zusammenarbeit mit den Leichtme-

tallexpertInnen von AIT?

In der Zusammenarbeit mit dem AIT schätzen wir vor allem die engagier-ten MitarbeiterInnen, das hohe fachliche Wissen und das gute Netzwerkdes AIT. Als unabhängige Forschungseinrichtung hat das AIT den Vorteilzahlreicher Kontakte zu anderen Unternehmen und Forschungsinstitutio-nen – dieses zusätzliche Know-how aus verschiedenen Richtungen hatuns definitiv bereits Vorteile gebracht. ///

Foto

s: F

otos

tudi

o K

risc

hanz

&Ze

iler,

AIT

, Fro

nius

, Pri

vat,

Emer

aldi

nsig

ht

TomorrorToday_2_s14-17.qxp 27.01.2010 17:15 Uhr Seite 13

16 BAND 2_MOBILITY

Auf den Straßen der Zukunft werden Elektroautos eineentscheidende Rolle spielen. Um die Effizienz dieserumweltschonenden Fahrzeuge zu gewährleisten, mussjedoch ihr Gewicht möglichst gering sein. Die Leichtme-tallexpertInnen des AIT erarbeiten deshalb neue Metho-den zum Design von leichten und gleichzeitig sicherenFahrzeugstrukturen aus Aluminium- und Magnesiumle-gierungen. Dabei konzentrieren sich die ForscherInnenauf die sogenannten Space Frames – eine Fachwerk-struktur aus Strangpress-profilen und Gussknoten,die im Vergleich zur kon-ventionellen Schalenbau-weise geringereWerkzeugkosten verur-sacht. Dadurch eignen sichSpace Frames besondersfür Fahrzeuge, die ingeringen Stückzahlengefertigt werden und damitdem wachsenden Kunden-wunsch nach Individualitätentgegenkommen. Durchdie Modularisierung desSystems können mitSpace-Frame-Strukturenunterschiedlichste Fahr-zeugvarianten auch imnichtindustriellen Maßstabin kleineren Kfz-„Manufak-turen“ gefertigt werden.

Arbeit an der Crashperfor-

mance

Besonderes Augenmerk legen die ExpertInnen imKooperationsprojekt „Steyrer 1050“ auf den Sicherheits-aspekt: „Zwar gibt es für Elektrofahrzeuge noch keineVorgaben zur Crashperformance“, erklärt ProjektleiterPeter Simon, „doch Sicherheit ist ein wichtiges Ver-kaufsargument“. Die Entwicklung entsprechenderFinite-Elemente-Methoden ermöglicht die kostengün-

stige Nachbildung und Verbesserung der Space-Frame-Struktur in einer Simulation. Eine überschlägigeBerechnung der auftretenden Belastungen etwa beieiner Kurvenfahrt oder Bremsung bilden die Basis fürdie numerisch gestützte Auslegung der Struktur.Beim Optimieren der Sicherheit nehmen die ExpertIn-nen unter anderem die Batterie ins Visier: „Die hohekinetische Energie der Batterie wird bei einem Frontal-aufprall in die vor ihr befindliche Fahrzeugstruktur ein-

geleitet“, erklärt PeterSimon. „Deshalb ist esnötig, ein gesondertesCrashmanagement fürdas gesamte Batteriepa-ket zu entwickeln.“ DieGrundidee ist die Verwen-dung einer vor der Batte-rie positioniertenCrashbox, welche die Auf-prallenergie durch Verfor-mung absorbiert. Durch ein angestrebtes„sukzessives Beulverhal-ten“ des Materials wirddiese Energieabsorptionmaximiert. Dafür mussder Werkstoff gezielt lokalgeschwächt werden. Wiediese „Imperfektionen“auszulegen sind, wo mansie benötigt und mit wel-cher Methode sie ambesten durchgeführt wer-

den, sind anspruchsvolle Fragestellungen. „Zurzeiterarbeiten wir die Möglichkeiten, die nötige Material-schwächung mittels lokaler Wärmebehandlung zuerzielen“, berichtet der Experte. Demnächst werden die ForscherInnen von AIT denersten realen Prototypen eines zweisitzigen Elektro-fahrzeugs für den Stadtverkehr nach diesem virtuellenModell präsentieren. ///

SICHER, LEICHT UND INDIVIDUELL/// Space-Frame-Strukturen bieten speziell für Elektrofahrzeuge große Vorteile: Sie sind leichtund können kostengünstig gefertigt werden. Die Leichtbauexperten des AIT entwickeln Metho-den zum Design leistungsfähiger und sicherer Elektroautos nach dieser Bauweise. ///

Peter Simon

TomorrorToday_2_s14-17.qxp 27.01.2010 17:15 Uhr Seite 14

BAND 2_MOBILITY 17

Herr Elend, wie werden

sich die Mobilitätswün-

sche der KundInnen

verändern?

Die Wünsche sindklar: Geringerer Kraft-stoffverbrauch undweniger Emissionen -die Mobilität derZukunft soll nachhalti-ger sein. Ohne dabeijedoch auf die hohenSicherheitsstandards,den Komfort und dasGrundbedürfnis nachIndividual-Mobilität zu

verzichten. Der Sicherstellung einer individuellenKomfortmobilität durch den gewissenhaften und res-sourcenschonenden Umgang mit Energie kommtsomit zukünftig eine besondere Bedeutung zu. Hierbeidarf jedoch nicht ausschließlich auf den Energiebedarfwährend der Nutzungsphase geschaut werden, son-dern vielmehr muss eine „ganzheitliche Bilanz“, vonder Herstellung bis zur Verschrottung eines Fahrzeu-ges, Berücksichtigung finden.Bei der aktuellen Diskussion um Hybrid- und Elektro-fahrzeuge wird häufig außer Acht gelassen, dass sichdiese alternativen Antriebskonzepte in der Nutzungs-phase zwar durch geringe Emissionen auszeichnen, inder ganzheitlichen Energiebilanz aber häufig schlech-ter abschneiden als effizienzgesteigerte konventio-nelle Verbrennungsmotoren.Unabhängig von der Antriebsart benötigen ökologischnachhaltige Fahrzeuge konsequente Leichtbaumaß-nahmen. Denn eine physikalische Regel bleibt beste-hen: Je höher das Gewicht der Fahrzeuge, desto höherder Verbrauch.

Welche Bedeutung werden metallische Leichtbau-

Werkstoffe in Zukunft haben, und welche

Ansprüche müssen sie erfüllen?

Innovative Leichtbau-Karosseriekonzeptestellen hohe Ansprüche an den optimalenEinsatz aller potenziellen Leichtbau-werkstoffe sowie an die erforderlichenVerbindungs- und Fertigungstech-nologien. Entscheidend istjedoch ein gesamthafter Funk-tions- und Belastungsansatz,d. h. der richtige Werkstoff am richtigenPlatz mit bester Funktionsintegration.Auf dem Gebiet des Aluminium-Karosseriebaus hat die AudiAG mit dem Audi SpaceFrame (ASF®) ein vielfachausgezeichnetes Konzept ent-wickelt, das besonders geeignet ist, Materialeffizienzdurch funktionsintegrativen Leichtbau zu realisieren

und Gewichtseinsparungen von bis zu 40 Prozent imVergleich zu einer Stahlkarosserie ermöglicht. Die Beherrschung von Materialhybriden und derenIntegration in die Produktionsprozesse werden dieMerkmale vielversprechender neuer funktionsinte-grierter Leichtbaukonzepte der Zukunft sein. Wichtigist, dass Fertigungstechnologien zur Verfügunggestellt werden, die sich durch vertretbare Kosten undrobuste Prozesse auszeichnen sowie eine konstanthohe Qualität garantieren.

Welche Unterstützung können Ihnen die Leichtme-

tallexpertInnen des AIT bieten?

Heute arbeiten MitarbeiterInnen der Technologie- undProzessentwicklung an höher- und höchstfesten Alu-minium Knet- und Gusslegierungen mit verbessertemEigenschaftsprofil, die das Karosseriegewicht noch-mals reduzieren sollen. Der Fokus liegt hierbei abernicht ausschließlich auf der Eigenschaftsoptimierungdes Grundmaterials, sondern auch auf den Möglich-keiten, es industriell und damit wirtschaftlich herzu-stellen.Das AIT, als eine Institution mit hoher Kompetenz imBereich der grundlagenorientierten, jedoch zugleichindustrienahen Werkstoff- und Prozessentwicklung,stellt hier ein ideales Bindeglied zwischen Hochschu-len, Industriepartnern und der Automobilindustrie darund kann diesbezüglich einen wesentlichen Beitrag imBereich der anwendungsorientierten Legierungsent-wicklung leisten. ///

„GEWICHTSEINSPARUNGEN VON BIS ZU 40 PROZENT SIND MÖGLICH“/// Lutz-Eike Elend, Leiter des Bereichs Leichtmetall-Technologie und Prozessentwicklung derAudi AG über den wirtschaftlichen Einsatz von Leichtbauwerkstoffen im Karosseriebau. ///

TomorrorToday_2_s14-17.qxp 27.01.2010 17:15 Uhr Seite 15

18 BAND 2_MOBILITY

DURCH DIE IMMER ENGERE VERNETZUNGder Weltwirt-schaft wächst auch der Anteil der Transportausgaben anden Gesamtkosten eines Produkts. Insbesondere in Hin-blick auf die Umweltkosten sowie die Effizienz der Tou-renplanung besteht noch großer Optimierungsbedarf.„Dafür nachhaltige Lösungen zu finden ist eine hoch-komplexe Aufgabe, die nur auf einer interdisziplinären

Basis und in enger Kooperation zwischen Wirtschaft undWissenschaft zu bewerkstelligen ist“, weiß der AIT-Logis-tikexperte Jakob Puchinger. Nach einem mehrjährigenForschungsaufenthalt in Australien verfügt der studierteInformatiker über ein breites Optimierungs-Know-howan der Schnittstelle zwischen angewandter und Grundla-genforschung.

DYNAMISCH DENKEN –OPTIMAL LENKEN/// Der reibungslose Transport von Menschen und Gütern ist heute ohne

den Einsatz komplexer mathematischer Methoden undenkbar. Die Logis-

tikerInnen vom AIT erarbeiten das für eine effiziente, kostengünstige und

umweltverträgliche Tourensteuerung nötige Know-how. ///

TomorrorToday_2_s18-21.qxp 27.01.2010 17:14 Uhr Seite 12

BAND 2_MOBILITY 19

Die größte Herausforderung im Bereich der Logistiksieht der Begutachter zahlreicher internationaler wissen-schaftlicher Publikationen gegenwärtig in der Verwen-dung von aktuellen/dynamischen Verkehrsinformatio-nen für die Tourenoptimierung.„Eine Möglichkeit ist dieEinbindung prognostizierter Reisezeiten in die Berech-nungen“, so Jakob Puchinger. „Dies hat den Vorteil, dassman – im Gegensatz zu den bisher verwendeten fixenReisezeiten – auch Schwankungen zu den verschiedenenTages- und Nachtzeiten berücksichtigen kann.“ Überdiesist es möglich, die Wahrscheinlichkeit für das Auftreteneines Staus oder neu hinzukommender Fahrten zu ermit-teln und die Auswirkung auf die Reisezeit zu berechnen.Noch komplexer ist die Verknüpfung der Routenplanungmit aktuellen Verkehrsdaten oder zusätzlichen Aufträ-gen, auf die unmittelbar reagiert werden muss.

GERINGERE WARTEZEITENWelches Optimierungspotenzial die Einbindung aktuelleroder prognostizierter Verkehrsinformationen in die Rou-tenplanung tatsächlich birgt, untersuchen die AIT-Logis-tikerInnen gemeinsam mit Partnern zurzeit im ProjektILOS. „Letztlich sollte damit eine deutliche Zeit- undTreibstoffersparnis für das Transportunternehmen erzieltwerden“, so Puchinger. Mit aktuellen Verkehrsdaten ar-

beiten die ForscherInnen auch im Projekt FLORENCE, indem sie die Fahrzeiten von Lkw zwischen der jeweiligenAutobahnabfahrt und dem Bahnterminal Wien prognos-tizieren. „Wir erfassen mittels Sensoren den Zeitpunktder Abfahrt von der Autobahn und erstellen auf Basis ak-tueller Verkehrslagedaten eine Prognose, wann der Lkwbeim Terminal eintreffen wird“, erklärt der Logistikexper-te. Für die Terminalbetreiber ist das eine äußerst wichti-ge Information, die den gesamten Verladeprozess durchzeitgerechte Vorbereitungsarbeiten beschleunigt. Wie fürviele andere Projekte werden auch hier die Echtzeitver-kehrsdaten aus dem FLEET-System bezogen.

DIE BESTE MÖGLICHKEIT VON ALLENIn Bezug auf die verwendeten Methoden spielen bei derTourenplanung Verfahren aus der „kombinatorischenOptimierung“ die Hauptrolle. „Diese Methoden werdendann eingesetzt, wenn zu viele Lösungsmöglichkeiten ge-geben sind, um diese einfach aufzuzählen“, erläutert Pu-chinger.„Man muss die optimale Lösung also finden, oh-ne den gesamten Lösungsraum abzusuchen.“ Zu diesemZweck werden sowohl heuristische als auch exakte Ver-fahren genutzt: Mit heuristischen Verfahren kann der Lö-sungsraum schnell nach einer möglichst guten Lösungdurchsucht werden. Die exakten Verfahren wiederumhelfen, die unüberschaubare Menge an Lösungsmöglich-keiten einzugrenzen und erlauben zudem Aussagen überdie Qualität der gefundenen Lösung. Arbeiten die For-scherInnen vom AIT mit dynamischen, zufallsbehaftetenund Echtzeitdaten, werden die Optimierungsmethodennoch beträchtlich komplizierter: „Es ist in der Logistikdeshalb ein enormer Vorteil, wenn wie bei uns Fachleutemit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen – von derStochastik bis zu Verkehrsinformationssystemen – zu-sammenarbeiten“, so der Wissenschafter. Denn erst einausgefeilter Methoden-Mix ermöglicht es, effizient aufdas komplexe und oft von unvorhersehbaren Ereignissengeprägte Geschehen auf den Transportrouten zu reagie-ren und mit einer optimalen Tourenplanung die Kostenauf allen Ebenen zu senken. ///

„Nachhaltige Lösungen für eine effiziente Tourenplanung im Transportwesen zu finden, ist eine hochkomplexe Aufgabe, die nur auf einer interdisziplinärenBasis und in enger Kooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaft zu bewerkstelligen ist.“ Jakob Puchinger

TomorrorToday_2_s18-21.qxp 27.01.2010 17:14 Uhr Seite 13

20 BAND 2_MOBILITY

Im Krankentransportwesen kann eine optimale Logistik

nicht nur die meist ohnehin sehr knappen finanziellen und

personellen Ressourcen entlasten,

sondern auch Leben retten. Gerade in

diesem Segment der Transportwirt-

schaft ist es deshalb auch von gesell-

schaftlicher Bedeutung, vorhandenes

Logistik-Know-how zu nutzen und an

die Bedürfnisse von Rettungsflotten

anzupassen. Im Projekt „HealthLog“

wollen die AIT-LogistikexpertInnen

nun gemeinsam mit dem Samariter-

bund Wien die Möglichkeiten einer

verbesserten Tourenplanung ausloten

und die entsprechenden Methoden

entwickeln. „Unser Ziel ist es, zuverlässige Touren zu erar-

beiten, damit die Routenplaner auch auf Ereignisse außer-

INNOVATIVES TOURENMANAGEMENT KANNLEBEN RETTEN/// LogistikerInnen am AIT entwickeln eine neue Methode für ein hoch effizientes Krankentransportsystem,das sowohl die aktuelle Verkehrssituation als auch neu hinzukommende Aufträge und andere ungeplanteEreignisse berücksichtigt. ///

halb der Routine schnell und problemlos reagieren können“,

berichtet die Expertin Irmgard Zeiler.

MIT DEM UNGEPLANTEN RECHNENAus den historischen Daten geht hervor,

dass dem Samariterbund rund 60 Prozent

der durchzuführenden Fahrten schon am

Vortag bekannt sind. Der Rest besteht aus

aktuell hinzukommenden Aufträgen, die in

eine Tour zu integrieren sind. Es müssen

überdies noch genügend Krankenwagen

für diese Fahrten in Bereitschaft stehen,

allerdings dürfen es aus Effizienzgründen

auch nicht zu viele sein. Eine organisatori-

sche Gratwanderung, bei der man zurzeit

nur auf Erfahrungswerte zurückgreifen kann. Mit Hilfe

mathematischer Optimierung soll dieses System nun verbes-

Irmgard Zeiler

Im Projekt „HealthLog“ loten die AIT-LogistikexpertInnen gemeinsam mit demSamariterbund Wien die Möglichkeiten einer verbesserten Tourenplanung aus.

TomorrorToday_2_s18-21.qxp 27.01.2010 17:15 Uhr Seite 14

BAND 2_MOBILITY 21

sert und vereinfacht werden. Die große Herausforderung für

die LogistikexpertInnen liegt dabei in der Methodenentwick-

lung. „Die hier notwendige Verbindung einer dynamischen

Routenplanung mit stochastischen – also zufallsabhängigen –

Daten ist noch so neu, dass wir kaum auf vorhandenes Know-

how zurückgreifen können“, so Irmgard Zeiler.

METHODISCHES NEULANDIn ihrem innovativen stochastischen Ansatz konzentrieren

sich die ForscherInnen auf eine Methodenkombination aus

Datenanalyse, Modellierung und Operations Research. „Bei

der stochastischen Datenanalyse schließen wir aus den

Echtzeitverkehrsdaten aus dem FLEET-System auf die Rei-

sezeitverteilungen“, erläutert die Mathematikerin. „Dadurch

können wir auch Staus oder Verzögerungen in die Routen-

planung einbeziehen und rasch darauf reagieren.“ Zudem

werden historische Daten erhoben, die Rückschlüsse auf die

Auftragswahrscheinlichkeit etwa zu bestimmten Tages- oder

Jahreszeiten erlauben. Bei der stochastischen Modellierung

werden sowohl unveränderliche als auch zufällige Kompo-

nenten in ein formales Modell für die nachfolgenden Berech-

nungen eingebaut. Mit den Methoden des Operations

Research, die Mathematik mit Computerwissenschaft und

Betriebswirtschaft verbinden, erfolgt der eigentliche Opti-

mierungsprozess: „Auf Basis des formalen Modells können

wir schließlich Rückschlüsse auf Verbesserungs- und Ein-

sparungspotenziale ziehen“, so Zeiler. ///

/// RICHARD F. HARTL, LEHR-STUHL FÜR PRODUKTION UNDLOGISTIK (UNI WIEN), ÜBERVERBESSERUNGSMODELLE INDER TOURENPLANUNG. ///

Herr Professor, welche neuen Ansätze

sehen Sie in der Verkehrslogistik?

In den letzten Jahren ist in der Ver-kehrslogistik ein Paradigmenwechsel inRichtung „Rich Vehicle Routing“ zubeobachten, also der Einbeziehung

diverser Praxisaspekte in die klassischenTourenplanungsmodelle. Dies betrifft insbesondere die Nutzung von Infor-mationsquellen, die erst durch die technischen Entwicklungen der letztenJahre verfügbar geworden sind. So ermöglicht etwa die Verknüpfung vonGPS-Daten mit historischen Verkehrsdaten und aktuellen Verkehrsinfor-mationen einen wesentlich effizienteren Einsatz von Fahrzeugflotten.

Welche Forschungsschwerpunkte wollen Sie in Zukunft vorrangig

behandeln?

Ein Ziel ist sicher die verbesserte Tourenplanung in dynamischen und sto-chastischen Planungsumgebungen, wo also Kundenaufträge erst wäh-rend des Tages eintreffen und weder die Bedarfsmengen noch dietatsächlichen Fahrzeiten a priori bekannt sind. Andererseits geht es umdie gleichmäßige Abdeckung von Regionen durch Fahrzeuge, um auf drin-gende Aufträge rasch reagieren zu können – das spielt vor allem in derHealth-Care-Logistik eine zentrale Rolle, z. B. bei der optimalen Statio-nierung von Rettungsfahrzeugen und der vorausschauenden Zuweisungder einzelnen Notfälle an geeignete Fahrzeuge, um so die Wartezeiten biszum Eintreffen der Rettung entscheidend zu verkürzen.

Wie gestaltet sich die Zusammenarbeit mit AIT in diesem Bereich?

Im Rahmen des HealthLog-Projekts ergänzen sich die Universität Wienund das AIT in idealer Weise: Wir besitzen umfassende Kompetenz inmathematischen Methoden der Tourenplanung, während das AIT auflangjährige Erfahrung in der Erstellung von "Floating Car Daten" und derDarstellung aktueller Verkehrssituationen zurückblicken kann. Diegemeinsame Entwicklung metaheuristischer bzw. exakter Lösungsverfah-ren sowie deren Kombination zu hybriden Verfahren ist eine sehranspruchsvolle und spannende Aufgabe. ///

Foto

s: F

otos

tudi

o K

risc

hanz

&Ze

iler,

AIT

, Uni

Wie

n, A

rbei

ter-

Sam

arite

r-B

und

TomorrorToday_2_s18-21.qxp 27.01.2010 17:15 Uhr Seite 15

22 BAND 2_MOBILITY

DAS STÄNDIG STEIGENDE VERKEHRSAUFK OMMEN hatspürbare Auswirkungen für jeden Einzelnen: Staus auf denStraßen mit hohem Schadstoffausstoß sowie Verspätungenbei Bus und Bahn, was nicht gerade die Attraktivität dieserumweltfreundlichen Verkehrsmittel erhöht. Gefragt ist da-her eine Effizienzsteigerung durch Optimierung des Ge-samtsystems.„Datenanalyse, Modellierung und Simulationsind hier wertvolle Werkzeuge“, so Dietmar Bauer, Expertefür die Modellierung von Personen- und Verkehrsströmenam AIT. „Sie können eingesetzt werden, um die vorherr-schende Situation zu erfassen, das Infrastrukturangebotentsprechend zu adaptieren oder die Nachfrage durch Be-reitstellung von Echtzeitinformationen besser zu vertei-len.“ Bei Forschungsaufenthalten an der renommierten Ya-le University sowie in Schweden und Australien konnte der

habilitierte Mathematiker internationale Erfahrung aufdem Gebiet der statistischen Datenanalyse sammeln undist der Mastermind in Bezug auf Optimierungsstatistik.

VON MESSUNG UND ANALYSE …Am Beginn jeder Optimierung steht eine möglichst exakteDatenerhebung. Individuen oder Fahrzeuge werden dazuan einem Messquerschnitt gezählt oder anonymisiert „ge-trackt“, also auf ihrem Weg im Verkehrssystem verfolgt.Das Spektrum der dafür vom Team des AIT eingesetztenTechniken ist sehr breit – von Infrarotsensorik und Licht-schranken bis hin zu Videokameras, GPS oder Mobilfunk.Aus diesen Messungen resultieren große Datensätze, die inder Folge analysiert und intelligent miteinander verknüpftwerden. „Mit Hilfe der Datenanalyse können wir den Ist-

OPTIMIERTE VERKEHRSSTRÖME/// Unsere Verkehrsinfrastruktur stößt immer öfter an die Grenzen ihrer

Belastbarkeit. Intelligente Lösungen zur Leitung und Lenkung der Ver-

kehrsströme leisten einen wichtigen Beitrag zu mehr Effizienz und damit

weniger Emissionen. ///

Foto

s: F

otos

tudi

o K

risc

hanz

&Ze

iler,

ÖB

B, P

hoto

s.co

m, W

iene

r Li

nienDietmar Bauer: „Mittels Datenanalyse, Model-

lierung und Simulation wird die vorherrschendeSituation erfasst, um das Infrastrukturangebotentsprechend zu adaptieren.“

Dietmar Bauer: „Mittels Datenanalyse, Model-lierung und Simulation wird die vorherrschendeSituation erfasst, um das Infrastrukturangebotentsprechend zu adaptieren.“

TomorrorToday_2_s22-24.qxp 27.01.2010 17:14 Uhr Seite 22

BAND 2_MOBILITY 23

Zustand des Verkehrssystems darstellen und den Verkehrs-teilnehmerInnen in Echtzeit übermitteln“, so Bauer. Diesgeschieht zum Beispiel über das am AIT entwickelte Ver-kehrsanalysesystem FLEET, das auf der Basis von GPS-Da-ten mehrerer Taxiflotten alle 15 Minuten ein aktuelles Ver-kehrslagebild für das gesamte Wiener Straßennetz erstelltund daraus die zu erwartende Reisezeit auf den einzelnenRouten berechnet.

… ZU MODELLIERUNG UND SIMULATIONDie Datenanalyse gibt aber auch Aufschluss darüber, wie dasVerkehrssystem funktioniert und bildet so die Grundlagefür die Entwicklung von Simulationsmodellen, die diesesSystem nachbilden und einen Blick in die Zukunft erlauben.Als Input dienen vor allem Passagier- und Fahrzeugzahlen,aber auch Informationen über das Verhalten der einzelnenVerkehrsteilnehmerInnen, wie etwa subjektive Routenent-scheidungen. Die Simulation prognostiziert daraus die zuerwartende Auslastung und zeigt, wo angesetzt werdenmuss, um die Kapazität des Verkehrssystems zu optimieren.Dadurch ist es möglich, Infrastrukturen optimal zu planenund die VerkehrsteilnehmerInnen effizient zu ihrem Ziel zuleiten. Einen wichtigen Teil der Forschungsarbeit sieht Bau-er vor allem in der Kalibrierung und Validierung der einge-setzten Modelle: „Die Prognosen des Simulationsmodellsmüssen mit aussagekräftigen realen Daten verglichen wer-den – nur so lässt sich herausfiltern, welche Parameter wiranpassen müssen, um möglichst realitätsnahe und sinnvol-le Aussagen treffen zu können.“Eine besondere Herausforderung bietet die Optimierungko-modaler Verkehrssysteme, da Individualverkehr und öf-fentlicher Verkehr in einem Modell verknüpft werden müs-sen. Neben der Routenentscheidung muss hier auch dieWahl des Verkehrsmittels mitmodelliert werden, die wie-derum von einer Reihe weiterer Einflussfaktoren abhängigist, unter anderem den Kosten und der Reisezeit. Im Pro-jekt PACE-MODE wird daher in einem ko-modalen Ansatzuntersucht, aufgrund welcher Faktoren Personen ihr Ver-kehrsmittel zum Flughafen Wien wählen, um so Entschei-dungsgrundlagen für die Verkehrsmittelwahl der Reisen-den sowie die Optimierungs des Transportsystemes durchVerkehrsmittelbetreiber und Flughafen zur Verfügung stel-len zu können.

INTERNATIONALE ANERKENNUNG„Die Kernkompetenz unseres Teams am AIT besteht dar-in, dass wir über ein sehr breites Know-how verfügen – vonder Datenerhebung über die Datenanalyse bis hin zur Si-mulation und Modellierung von Personen- und Fahrzeug-strömen“, so Bauer. „Uns kommt dabei zugute, dass dasTeam aus einem stark akademisch und international ge-prägten Umfeld kommt und sehr interdisziplinär zusam-mengesetzt ist.“ Dadurch ist es den Verkehrsstromexper-tInnen in relativ kurzer Zeit gelungen, internationale An-erkennung zu erreichen und Kooperationen mit relevanteneuropäischen Forschungsgruppen aufzubauen. Mit seinerumfassenden Expertise auf dem Gebiet ko-modaler Ver-kehrssysteme gilt das Team mittlerweile als zentraler An-sprechpartner für die größten heimischen Infrastrukturbe-treiber wie Asfinag, ÖBB und Wiener Linien. ///

MICHAEL LICHTENEGGER,GESCHÄFTSFÜHRER DER WIENER LINIEN ÜBER URBANEMOBILITÄTSKONZEPTE.

Herr Lichtenegger, was sind Ihrer

Ansicht nach die spannendesten Her-

ausforderungen in Bezug auf die Mobi-

lität der Zukunft im urbanen Raum?

Der öffentliche Nahverkehr der Zukunftwird nicht mehr nur eine reine Trans-portleistung sein. Mehr und mehr gehtes auch um Service-Dienstleistungen

entlang des Weges. Moderne Städte sind Lebensräume der Mobilität.Arbeit, Freizeit, Erleben, Transport gehen ineinander über. Menschen sindzunehmend multimobil, das heißt sie bewegen sich nicht nur in der RushHour von A nach B. Die nahtlose Integration der Verkehrsträger Auto,Fahrrad, Nahverkehr, Fern-Zug-Verkehr wird eine neue, spannende logis-tische Aufgabe, ebenso wie die Optimierung der Energie-Effizienz. Es isteine große Herausforderung für die Wiener Linien, in Zukunft noch mehrFahrgäste von den Vorteilen der Öffis zu überzeugen. Das geht nur miteinem weiteren Ausbau der Angebote, allen voran auch neuen Tram-sowie U-Bahn-Strecken, konsequenter Kundenorientierung, positiverMarkenakzeptanz und Konzentration auf die für die Kunden wichtigstenServiceattribute.

Kürzlich wurden Sie für das Projekt „Rave“ mit dem Staatspreis ausge-

zeichnet. Was waren die hervorstechendsten Merkmale bei diesem

EURO 2008-Projekt?

Die U2-Station „Stadion“ wurde speziell für den Veranstaltungsverkehrkonzipiert. Die für den „Normalbetrieb“ vorgesehen Zu- und Abgänge mitTreppen und Aufzügen an beiden Enden der U-Bahn bleiben bei Veran-staltungen geschlossen. Für Großveranstaltungen stehen pro Bahnsteigvier zusätzliche Zu- und Abgänge zur Verfügung, um einen zügigen undraschen Abtransport von größeren Menschenmengen und maximaleSicherheit zu gewährleisten. Durch das dritte Gleis kann sichergestelltwerden, dass bei der Abfahrt eines Zuges Richtung Stadtzentrum auf derzweiten Bahnsteigseite bereits ein nächster aufnahmebereiter Zug ein-fährt. Bei einem Zwei-Minuten-Intervall können damit 24.000 Fahrgästepro Stunde befördert werden. In dem vom BMVIT geförderten Forschungs-projekt „Rave“ haben die Wiener Linien mit dem Mobility Department desAIT Austrian Institute of Technology eine Regelung entwickelt, die auf derGrundlage objektiver Messergebnisse der Einsatzleitung die Entscheidungerleichterte, einen dosierten Fahrgastzufluss zu den Bahnsteigen herzu-stellen. ///

Foto

s: F

otos

tudi

o K

risc

hanz

&Ze

iler,

ÖB

B, P

hoto

s.co

m, W

iene

r Li

nien

TomorrorToday_2_s22-24.qxp 27.01.2010 17:14 Uhr Seite 23

24 BAND 2_MOBILITY

Viele PendlerInnen kennen das Szenario aus leid-voller Erfahrung: am täglichen Weg zur Arbeitkommt es durch Baustellen, Unfälle, technischeGebrechen oder auch wetterbedingt zu Staus aufden Straßen oder Verspätungen im öffentlichenVerkehr. Im Projekt PROVET entwickeln Forsche-rInnen des AIT daher ein intelligentes intermoda-les Verkehrsinformationssystem, das denVerkehrsteilnehmerInnen bei etwaigen Störun-gen auf deren Strecke in Echtzeit Alternativrou-ten vorschlägt. „Der große Unterschied zuherkömmlichen Verkehrsservices besteht darin,dass Verkehrsinformationen situationsbezogenüber alle Verkehrsmodi zur Verfügung gestelltwerden. Auf dieser Basis werden Routenvor-schläge basierend auf den individuellenGewohnheiten der PendlerInnen abgeleitet,wodurch mit einer höheren Akzeptanz des Vor-schlags im Vergleich zu herkömmlichen Rou-tingsystemen zu rechnen ist“, so KatjaSchechtner, Expertin für ko-modale Verkehrs-systeme. „Die VerkehrsteilnehmerInnen erhal-ten so automatisch und rechtzeitig die für sierelevanten Informationen und müssen nichtumständlich selbst die aktuelle Verkehrslageauf deren Route abfragen und nach passendenAlternativen suchen.“

Mobilitätsdaten per Satellit

Für die Umsetzung der intermodalen Lotsen-funktion sind vorab einige anspruchsvolle Fra-gestellungen zu lösen. So muss das Systemnicht nur erkennen, wo sich die Verkehrsteil-nehmerInnen gerade befinden, sondern auch,mit welchem Verkehrsmittel sie gerade wohin unter-wegs sind. Bei der Beantwortung dieser Fragen setzendie ExpertInnen vor allem auf ausgeklügelte Methodenfür „Mode Detection“ und „Profiling“. Ziel der „ModeDetection“ ist die automatische Erkennung der auf deneinzelnen Routen verwendeten Verkehrsmittel aus GPS-Daten – das ist vor allem bei kurzen Strecken im Stadt-gebiet oder bei der Unterscheidung zwischen Bus undStraßenbahn eine große Herausforderung. Im „Profi-ling“ wiederum werden historische Bewegungsdatenausgewertet, um Näheres über die von den Verkehrs-teilnehmerInnen bevorzugten Routen zu erfahren. Fürdie Entwicklung der entsprechenden Methoden wurdenüber einen Zeitraum von sechs Wochen GPS Bewe-gungsprofile von ausgewählten PendlerInnen aufge-zeichnet und zusätzlich vordefinierte Routen mitverschiedenen Verkehrsmitteln abgefahren. In der fol-genden Datenanalyse kam eine Kombination ausmathematisch-statistischen Verfahren und räumlich-zeitlichen Analysemethoden zum Einsatz, um den Ver-kehrsmodus aus bestimmten Faktoren wie

Geschwindigkeits- und Stoppverhalten extrahieren zukönnen. Erste Validierungen haben gezeigt, dass es mitden am AIT entwickelten Algorithmen möglich ist, dieUmsteigepunkte zu erkennen und die mit den einzelnenVerkehrsmodi zurückgelegten Routen zu segmentieren.

Mit Echtzeitinfo zum Ziel

In einem nächsten Schritt sollen nun diese individuellenMobilitätsdaten mit Echtzeitinformationen der aktuellenVerkehrslage verknüpft werden, um die Verkehrsteilneh-merInnen über Staus oder Verspätungen auf der bevor-zugten Route informieren und maßgeschneiderteAlternativen vorschlagen zu können. „Im Prinzip“, soSchechtner, „geht es uns mit dieser personalisierten undsituationsbezogenen Zusatzfunktion vor allem darum,bestehende Verkehrsinformationssysteme intelligenterund damit für den Nutzer auch komfortabler zu gestal-ten“. Auf diese Weise könnte der Lotse mit K(n)öpfchenals Add-on für Smart Phones oder Navis im intermodalenVerkehrssystem wertvolle Dienste leisten. ///

INTERMODALER VERKEHRSLOTSE MIT K(N)ÖPFCHEN/// Die Verknüpfung von individuellen Mobilitätsdaten mit aktuellen Verkehrsinformationen ermöglicht intermodale Routenvorschläge in Echtzeit, die schnell und effizient zum Ziel führen. ///

Katja Schechtner: „Der große Unterschied zu her-

kömmlichen Verkehrsservicesbesteht beim Projekt PROVETdarin, dass Verkehrsinforma-

tionen situationsbezogen überalle Verkehrsmodi zur Verfü-

gung gestellt werden.“

TomorrorToday_2_s22-24.qxp 27.01.2010 17:14 Uhr Seite 24

BAND 2_MOBILITY 25

/// Die AkustikexpertInnen des AIT sorgen mit einem breiten und innovativen Methoden-

spektrum für wirksame Lärmschutzwände, leisere Fahrbahndecken und umweltver-

träglichere Verkehrssysteme. ///

MIT MATHEMATISCHENMETHODEN GEGEN LÄRM

DIE WACHSENDE MOBILITÄT DER MENSCHEN bringt einezunehmende Lärmbelastung mit sich. Klassische Schutz-maßnahmen wie Lärmschutzwände sind nicht überall ein-setzbar und bringen auch nicht immer die erhoffte Wir-kung. Überdies geraten sie zunehmend in Konflikt mit an-deren Anforderungen wie etwa der Notwendigkeit freierSicht für AutofahrerInnen sowie dem Bedürfnis der Anrai-nerInnen nach Licht und Sonne.„Besonders problematisch und oft gänzlich unmöglich istder Einsatz von Lärmschutzwänden in Ballungszentren,wo jedoch der Bedarf an Lärmschutz besonders groß ist“,erläutert der AIT-Akustikexperte Manfred Haider. Der re-nommierte Wissenschafter und gefragte Ansprechpartnerim Bereich der Lärmschutzforschung beschäftigt sich in-tensiv mit der Frage, wie die Entstehung und Ausbreitung

von Verkehrslärm möglichst nahe an der Quelle verhindertbzw. reduziert werden kann. Dabei untersucht er beispiels-weise die akustischen Eigenschaften von lärmarmen Fahr-bahndecken oder die Wirksamkeit von innovativen Lärm-schutzwandkonfigurationen. Gemeinsam mit seinemTeam ist er an zahlreichen internationalen Forschungspro-jekten zum Thema Lärmschutz beteiligt.So sind die SpezialistInnen etwa in prominenter Positionim Projekt QUIESST vertreten, in dem ForscherInnen ausganz Europa an der Optimierung bestehender und derEntwicklung neuer Beurteilungsverfahren für Lärm-schutzeinrichtungen arbeiten. „Grundvoraussetzung fürden möglichst effizienten Einsatz existierender und zu-künftiger Arten von Lärmschutzsystemen ist die zuverläs-sige Beurteilung ihrer Wirksamkeit“, so Haider. Eine Auf-

Foto

s: F

otos

tudi

o K

risc

hanz

&Ze

iler,

ASF

INAG

, Pho

tos.

com

Manfred Haider: „Grundvoraussetzung für den möglichst effizienten Einsatz existie-

render und zukünftiger Arten von Lärm-schutzsystemen ist die zuverlässige

Beurteilung ihrer Wirksamkeit.“

TomorrorToday_2_s25-26.qxp 27.01.2010 17:14 Uhr Seite 25

26 BAND 2_MOBILITY

gabe, an der das ExpertInnenteam unter Einsatz komple-xer Methoden seit Jahren arbeitet. „Für Infrastrukturbe-treiber, die etwa durch Aufsatzelemente an bestehendenLärmschutzwänden oder die Verwendung spezieller schall-absorbierender Fahrbahndecken zusätzliche Maßnahmensetzen wollen, ist es wichtig, deren Nutzen zu quantifizie-ren“, weiß der Forscher. „Wir können die erreichbaren Ef-fekte auf einer wissenschaftlichen Basis abbilden und damitneue Entwicklungen unterstützen.“

NAHE AN DER LÄRMQUELLEKünftig werden jene Lärmschutz-maßnahmen immer wichtiger, die inunmittelbarer Nähe der Lärmquelleansetzen. So arbeiten die Forsche-rInnen parallel zur Optimierungbaulicher Schutzmaßnahmen vor al-lem im Bereich der Reifen-Fahr-bahn-Interaktion. Die Simulationdes Zusammenspiels von Reifen-und Fahrbahnoberfläche erfordertvor allem eine aussagekräftige ma-thematische Modellierung der kom-plexen geometrischen Struktur derFahrbahn. Da die Fahrbahntexturauf den verschiedenen Größenska-len auch einen wesentlichen Einflussauf andere Eigenschaften wie zumBeispiel die Griffigkeit hat, arbeitet das Akustik-Team indiesem Bereich eng mit den AIT-ExpertInnen für Fahr-bahnoberflächen zusammen, die für die Modellierung aufeine umfangreiche Datenbasis zurückgreifen können.Manfred Haider und seine KollegInnen verwenden diesesmathematische Oberflächenmodell als Eingangsinformati-on für die Simulation der abgestrahlten Schallfelder. AufBasis solcher realitätsnaher Simulationen der physikali-schen Vorgänge können die wesentlichen Parameter vonwirksamen Lärmschutzlösungen identifiziert und ihre Ef-fizienz vorhergesagt werden.Die international beachtete Expertise der AIT-Akustikspe-zialistInnen im Bereich lärmarmer Fahrbahnen floss unter

anderem in das EU-Schlüsselprojekt SILENCE ein. Einigeder untersuchten Innovationen – etwa offenporige Fahr-bahnen – werden mittlerweile europaweit verstärkt umge-setzt. Bei derartigen Fahrbahndecken, die vor allem in denNiederlanden und Deutschland bereits zum Einsatz kom-men, können die Schallwellen ein kurzes Stück weit in dieFahrbahndecke eindringen, wo sie durch die Reibung in ei-ner vernetzten Porenstruktur teilweise absorbiert werden.Zurzeit besteht noch die große Herausforderung darin, dieLebensdauer dieser lärmreduzierten Straßen, die insbeson-

dere in Regionen mit strengen Win-tern wie etwa in Österreich nochOptimierungsbedarf aufweisen, zuverlängern. Daran wird am AIT in-tensiv gearbeitet.

LÖSUNGEN FÜR KOMPLEXE PROBLEMEEine wesentliche Voraussetzung fürdie internationale Anerkennung desAIT im Akustikbereich ist die kom-binierte Anwendung der eingesetz-ten und weiterentwickelten Metho-den. Diese reichen von der Schall-feldsimulation über die Modellie-rung von Fahrbahnoberflächen biszur Simulation von Verkehrsströ-men als Emissionsquellen. Möglich

wird dies durch die intensive interdisziplinäre Kooperati-on zwischen den verschiedenen Arbeitsgruppen des AIT.„Damit kann unser Akustik-Wissen mit dem Know-howunserer KollegInnen, die etwa in der Straßenzustandserfas-sung oder in der Verkehrsstromanalyse tätig sind, von An-fang an verknüpft werden“, so Haider. Dieser fachübergrei-fende Zugang ermöglicht eine differenzierte Bearbeitungvielschichtiger Probleme und liefert effiziente Lösungsvor-schläge. Neben der Erfahrung der einzelnen ForscherInnenist es nicht zuletzt diese interdisziplinäre Herangehenswei-se, die das AIT-Akustik-Team zum kompetenten Partnerfür nationale und internationale Forschungsinstitutionensowie für KundInnen aus der Wirtschaft macht. ///

TomorrorToday_2_s25-26.qxp 27.01.2010 17:14 Uhr Seite 26

BAND 2_MOBILITY 27

/// Im Rahmen des Projekts „Emission Simulation“ entsteht eine dynamische Simu-

lationsplattform, die Analysen und Prognosen zur Lärmemission von Verkehrsströmen

optimiert und damit eine umweltverträglichere Mobilität ermöglicht. ///

DEM SCHALL AUF DER SPUR

UM DETAILLIERTE INFORMATIONEN über Verkehrslärm-emissionen zu erhalten, müsste man Lärmpegelmessungenkontinuierlich auf sehr langen Strecken durchführen. DerEinsatz von Simulationen hat demgegenüber viele metho-dische und praktische Vorteile: „Unsere Ambition ist es,auch komplexe Situationen auf mikroskopischer und ma-kroskopischer Ebene zu simulieren, für die man bislangnoch keine ausreichenden Informationen hat“, erklärt dieSimulations- und Akustikexpertin Sara Gasparoni. So wer-den am AIT etwa neue Simulationsmodelle für Lärm-schutzwände entworfen, die auch bauliche Zusatzelemen-te oder eine spezielle Formgebung berücksichtigen undderen Wirkung im Nah- und Fernfeld der Schallquelle er-mitteln können. Auch die Reifen-Fahrbahn-Interaktionverursacht eine relativ komplizierte akustische Situation,in der die Fahrbahnoberflächenstruktur eine wesentlicheRolle spielt. Durch Nahfeldsimulationen wollen die AIT-

ForscherInnen die Schallausbreitung in diesem Bereichnun in ihrer ganzen Komplexität erfassen.

OFFEN FÜR KÜNFTIGES WISSENZiel des Projekts „Emission Simulation“ ist die Entwick-lung eines modularen Systems von Simulationsverfahren,mit dem nicht nur die Effekte bestehender (Lärm-)Schutz-maßnahmen im Detail evaluiert werden können, sondernauch das Emissionsminderungspotenzial noch unerprob-ter Alternativen. „Zu diesem Zweck sollen unsere gesamteExpertise, aber auch künftige Erkenntnisse in ein umfas-sendes Konzept einfließen“, so die Forscherin. Eine zu-kunftsträchtige Strategie, die auch neue Trends wie etwadie voraussichtlich stark wachsende Zahl von Elektroautosin den Berechnungen berücksichtigt. Ein wesentlicher Teilder Lärmemission wird bei diesen Fahrzeugen nicht vomMotor verursacht, sondern durch die Reifen-Fahrbahn-

Foto

s: F

otos

tudi

o K

risc

hanz

&Ze

iler,

AIT

, ASF

INAG

Pho

tos.

com

Sara Gasparoni:, „Wir arbeiten aneiner Simulationsplattform, die nichtnur genaue Lärmanalysen und -pro-gnosen erlaubt, sondern auch zurBeantwortung vieler Fragen zumThema Verkehrsemissionen undUmwelt genutzt werden kann“

Sara Gasparoni:, „Wir arbeiten aneiner Simulationsplattform, die nichtnur genaue Lärmanalysen und -pro-gnosen erlaubt, sondern auch zurBeantwortung vieler Fragen zumThema Verkehrsemissionen undUmwelt genutzt werden kann.“

TomorrorToday_2_s27-28.qxp 27.01.2010 17:21 Uhr Seite 27

28 BAND 2_MOBILITY

Interaktion. „Speziell in diesem Be-reich kommen unsere Modelle derRealität sehr nahe“, erklärt SaraGasparoni.

DIE WELLENNATUR DES SCHALLSUm eine möglichst genaue Simula-tion komplexer Schallfelder durch-führen zu können, setzen die Simu-lationsexperten unter anderem die„Boundary Elements Methode“(BEM) ein. Mit dieser numerischenMethode kann man die Schallaus-breitung an verschiedenen Stellensowohl in geschlossenen Räumenals auch im Freien simulieren. So istes etwa möglich, das Schallfeld in Reifen- und Fahrbahnnä-he oder die Effekte von Lärmschutzwänden detailliert nach-zubilden. Die Wellennatur des Schalls bewirkt allerdings,dass je nach Abstand zur Lärmquelle unterschiedlich kom-plexe Schallfeldmodelle zur Beschreibung herangezogenwerden müssen. Im Speziellen können die vor allem imNahfeld auftretenden Schallphänomene wie Interferenzund Beugung mit BEM erfasst und beschrieben werden.„Aus diesem Grund“, so Gasparoni, „spielt die ‚BoundaryElements Methode’ im Bereich der mikroskopischen Simu-lation für uns eine zentrale Rolle“.

ARBEIT IM MIKRO- UND MAKROBEREICHDie Ergebnisse dieser mikroskopischen Simulationen wer-den in eine Plattform integriert, die eine realitätsnahe Si-mulation auch der makroskopischen Situation erlaubt.„Auf dieser Ebene können wir einfachere Modelle einset-zen, welche die geometrischen und akustischen Eigen-schaften etwa der Lärmschutzwand, der Reifen oder derFahrbahndecke in die Simulation einbinden“, erklärt dieForscherin. Ein wichtiger Baustein des innovativen Simu-lationssystems sind auch die aktuellen Verkehrslagedatenaus dem FLEET-Verkehrsanalysesystem, die eine detaillier-te Analyse der Zusammenhänge zwischen Verkehrsströ-men und Emissionen ermöglichen.Im Gegensatz zu jenen bereits häufig eingesetzten Simula-tionsmodellen, die eine Situation auf der makroskopischenEbene abbilden und mit angenommenen Durchschnitts-werten für viele Parameter arbeiten, werden im neuen Sys-tem auch wissenschaftliche Erkenntnisse über Detailkom-ponenten berücksichtigt. Damit können Verkehrsplaner,Straßenerhalter, die Straßenbauindustrie oder Fahrzeug-und Reifenhersteller bedeutend effektivere Maßnahmenund Optimierungen durchführen.„Letztlich“, so Sara Gas-paroni, „entsteht hier eine sehr differenzierte, dynamischeund wirksame Simulationsplattform im Dienst einer um-weltverträglichen Mobilität, die nicht nur genaue Lärm-analysen und -prognosen erlaubt, sondern auch zur Beant-wortung vieler Fragen zum Thema Verkehrsemissionenund Umwelt genutzt werden kann.“ ///

/// WERNER KAUFMANN, LEI-TER FACHBEREICH LÄRM-SCHUTZ DER ASFINAG ÜBERDIE SUCHE NACH LÄRMMIN-DERUNGSPOTENZIALEN. ///

Herr Kaufmann, was sind die großen

Herausforderungen für die ASFINAG in

Bezug auf Lärm?

Grundsätzlich geht es hier darum, diewachsenden Anforderungen der Anrai-ner hinsichtlich Ruhe und Gesundheits-

schutz mit den Wünschen unsererKunden – der Autofahrer – unter einen Hut zu bringen sowie den Bauneuer Wohnsiedlungen zu nahe an Autobahnen zu verhindern.

Welche innovativen Möglichkeiten zur Lärmminderung halten Sie für

besonders effizient?

Da im Vergleich zu den anderen EU-Staaten im ASFINAG-Netz bereitssehr viele Menschen durch Lärmschutzwände geschützt werden können,konzentrieren wir uns zurzeit vor allem auf einen Bereich, der noch überein großes Lärmminderungspotenzial verfügt: die Schallemission durchdie Fahrbahn-Reifen-Interaktion. Wichtig wäre hier eine umgehendeUmsetzung des geplanten EU-Gesetzes zur Verwendung lärmarmer Rei-fen. Große Hoffnungen setzen wir auch auf die Weiterentwicklung lärmre-duzierter Fahrbahndecken. Auch Aufsatzelemente für Lärmschutzwände– in deren Optimierung wir viel investieren – kommen bei uns verstärktzum Einsatz. Ein Anliegen ist uns überdies die Verbesserung der Wändehinsichtlich Schallabsorption und Schalldurchgang.

Was kann hier die Kooperation mit dem AIT leisten?

Für all diese Vorhaben brauchen wir ein kompetentes Forschungsteam anunserer Seite. Das AIT unterstützt uns durch sein Know-how, das Schall-reduktionspotenzial von Lärmschutzwänden, Reifen und Fahrbahndeckenoptimal zu nutzen und innovative Produkte zu entwickeln. ///

TomorrorToday_2_s27-28.qxp 27.01.2010 17:21 Uhr Seite 28

BAND 2_MOBILITY 29

/// Innovative Methoden der Risikoanalyse und Simulation bieten die Möglichkeit, poten-

zielle Gefahrenstellen im Straßennetz zu eruieren und präventiv zu entschärfen. ///

INTELLIGENTE SOFTWARETOOLSFÜR MEHR VERKEHRSSICHERHEIT

RUND 40.000 UNFÄLLE MIT PERSONENSCHADENereignensich alljährlich auf Österreichs Straßen. Häufig sind über-höhte Geschwindigkeit, Alkohol am Steuer und riskantesÜberholen die Ursache – bei vielen Streckenabschnittenspielt aber auch die Fahrbahnbeschaffenheit und Straßen-geometrie eine wesentliche Rolle. Forschungsteams desAIT haben mit MARVin (Modell zur Abschätzung des Ri-sikopotenzials von Verkehrsinfrastruktur) und VBSA (Vir-tual Black Spot Analysis) intelligente Softwaretools entwi-ckelt, um das Risikopotenzial der Verkehrsinfrastruktur zuanalysieren und den möglichen Unfallhergang mit Hilfevon Simulationen ableiten zu können. Auf Basis dieserAnalysen und daraus abgeleiteten Maßnahmen lässt sichdas Unfallrisiko entscheidend verringern.

COMPUTERGESTÜTZTE RISIKOABSCHÄTZUNGDie Grundlage für die computergestützte Risikoabschät-zung bilden Trassierungs- und Fahrbahnzustandsdaten,die vom mobilen Hightech-Labor RoadSTAR des AIT fürdas gesamte hochrangige Straßennetz Österreichs erho-ben werden. In einer umfassenden Datenbank stehen mitt-lerweile detaillierte Informationen über Griffigkeit, Spur-rinnentiefen, Fahrbahntextur, Längs- und Querebenheitund Kurvenradien sowie Querneigungen für alle Autobah-nen und Schnellstraßen und einen Großteil der Landes-straßen zur Verfügung.Mit dem Risikoanalysetool MARVin werden diese Stra-ßenparameter über parallel erhobene GPS-Koordinatenmit Unfalldaten der Statistik Austria aus den letzten fünf-zehn Jahren verknüpft. Durch komplexe mathematischeund statistische Analysen ist es am AIT gelungen, grundle-gende Zusammenhänge zwischen Straßenparametern undUnfallrisiko zu erkennen und objektiv zu beurteilen.„MARVin eröffnet die Möglichkeit, durch Eingabe der Pa-rameter eines bekannt gefährlichen Streckenabschnitts dasgesamte Straßennetz nach ähnlichen unfallträchtigenKombinationen zu durchsuchen und so potenzielle Unfall-stellen zu entdecken“, erklärt der Verkehrsinfrastrukturex-perte Peter Maurer.

SIMULATIONEN ZEIGEN MÖGLICHE UNFALLURSACHENMARVin wurde bereits in mehreren internationalen For-schungsprojekten erfolgreich eingesetzt und stößt sowohlin der Fahrzeugindustrie als auch bei Straßenerhaltern undVerkehrssicherheitsbeauftragten auf breites Interesse. Da-rüber hinaus flossen Ergebnisse aus den Analysen auch di-rekt in die Erstellung aktueller österreichischer Verkehrs-

richtlinien ein. BeimAIT denkt man aber be-reits einen Schritt wei-ter. Durch die Integrati-on der RoadSTAR-Da-ten in eine Simulations-software können dievon MARVin als sicher-heitskritisch erkanntenStellen nun noch ge-nauer unter die Lupegenommen werden.„Mit Hilfe der ‚VirtualBlack Spot Analysis’,kurz VBSA, können wirgefährliche Strecken-abschnitte mit Realda-ten des Fahrbahnzu-standes und der Stra-ßengeometrie nachbil-den und verschiedeneFahrmanöver simulie-ren“, erläutert Maurer.Zum Wohle der Sicher-heit werden am Com-puter virtuelle Autos,Lkw oder auch Motor-räder mit unterschiedli-chen Geschwindigkei-ten über kritische Stel-len geschickt, um nähe-re Aufschlüsse über dasFahrzeugverhalten beiunterschiedlichen Fahr-manövern und Straßenzuständen zu erhalten. Dabei kannauch berücksichtigt werden, ob das Fahrzeug mit einemAntiblockiersystem (ABS) oder einem elektronischen Sta-bilitätsprogramm (ESP) ausgestattet ist. Ziel der Simula-tionen ist es, mögliche Unfallursachen zu erkennen undpotenzielle Gefahrenstellen wirksam zu entschärfen, etwadurch gezielte bauliche Maßnahmen oder Geschwindig-keitsbeschränkungen.Die beiden innovativen Tools zur Unfallprävention bietenInfrastrukturbetreiberInnen wichtige Entscheidungs-grundlagen für die Risikoabschätzung künftiger Straßen-bauprojekte sowie die Planung gezielter Sanierungs- undErhaltungsmaßnahmen. ///

Peter Maurer Foto

: AIT

TomorrorToday_2_s29-31.qxp 29.01.2010 10:27 Uhr Seite 1

30 BAND 2_MOBILITY

Georgia University of Technology im Bereich elektrischerMaschinen. Vor allem mit der amerikanischen Spitzen-universität herrscht ein reger Austausch über wechselsei-tige Gastaufenthalte, die für einen intensiven Wissens-transfer auf inhaltlicher Ebene, aber auch auf dem Gebietdes wissenschaftlichen Arbeitens sorgen. „Damit ist si-chergestellt“, so Wolfgang Knoll, „dass unsere For-schungsarbeiten dem Anspruch der wissenschaftlichenExzellenz auch in Zukunft gerecht werden“. ///

„DIE ENGE VERNETZUNG mit den maßgeblichen Playernder internationalen Forschungsszene ist eine der zentra-len Herausforderungen auf unserer Roadmap in die For-schungszukunft“, so Wolfgang Knoll, wissenschaftlicherLeiter des AIT Austrian Institute of Technology. „Jedesunserer fünf Departments hat damit die klare Zielvorga-be, neben seiner Schnittstellenfunktion zwischen der hei-mischen Wissenschaft und Wirtschaft auch die interna-tionale Vernetzung voranzutreiben“, ergänzt Anton Pli-mon, kaufmännischer Geschäftsführer des AIT.Diese Strategie wurde vom Mobility Department bereitsproaktiv aufgegriffen, da viele jener Forschungsthemen,an denen das Team um Franz Pirker arbeitet, ohnehin nurim internationalen Kontext umzusetzen sind.

NETWORKING AUF ALLEN EBENENAls Partner der europäischen ForschungsvereinigungenFEHRL (Forum of European National Highway ResearchLaboratories) und EARPA (European Automotive Re-search Partners Association) bringt das AIT Zukunftsthe-men auf dem Gebiet der Infrastruktur- und Automotiv-forschung ein, um so zukünftige Arbeits- und Förderpro-gramme der EU mitgestalten zu können. Global vernetztist das AIT beispielsweise im Rahmen der InternationalEnergy Agency IEA zum Thema „Plug-in Hybrid ElectricVehicles“.Ein Best-Practice-Beispiel für das Networking auf natio-naler Ebene ist „Austrian Mobile Power“, eine offenePlattform zur Koordinierung der österreichischen Aktivi-täten im Bereich Elektromobilität. Im Gründungskonsor-tium spielt das AIT als Forschungspartner eine Schlüssel-rolle neben den heimischen industriellen Key-PlayernVerbund, Siemens, AVL, KTM und Magna.

WISSENSKOOPERATIONENDie ExpertInnen des AIT haben in zahlreichen For-schungsprojekten umfassendes Know-how in ihren Stär-kefeldern aufgebaut. Durch die Zusammenarbeit mit eu-ropäischen Forschungszentren mit anderen Schwer-punktsetzungen lässt sich dieses Wissen potenzieren – miteinem klaren Mehrwert für alle Beteiligten. So hat das AITim EU-Projekt TYROSAFE die Leitung eines Konsorti-ums aus sechs europäischen Forschungsinstitutionenübernommen, um das Wissen und die Ressourcen dereinzelnen PartnerInnen in verschiedenen Bereichen derInfrastrukturforschung zu bündeln.Ein spezielles Augenmerk liegt auch auf Kooperationenmit Universitäten zu strategisch relevanten Themen, etwamit der Uni Kassel auf dem Gebiet des Leichtbaus odermit der Technischen Universität Eindhoven und der

DURCH VERNETZUNG ZUM ERFOLG/// Die Gesetze der Globalisierung gelten nicht nur für die Wirtschaft, sondern auch für Forschungund Entwicklung. Um wettbewerbsfähig zu bleiben, ist auch hier der Aufbau von Netzwerken undKooperationen gefragt. ///

/// WOLFGANG PELL, CHIEFRESEARCH OFFICER DESVERBUND, ÜBER ÖSTER-REICHS ELEKTROMOBILEFORSCHUNGSZUKUNFT. ///

Herr Pell, Ihr Unternehmen koordiniert

die Plattform „Austrian Mobile Power“

– sind schon alle PartnerInnen im Boot,

die die Grundlagen für die Umsetzung

der angestrebten 100.000 E-Autos

gewährleisten können?

Die Plattform ist eine offene, das heißtsie soll wachsen und tut das auch. Die Leitunternehmen der Schlüssel-technologien sind aber jedenfalls schon an Bord.

Welchen Stellenwert hat die AMP-Plattform – auch international gese-

hen – in der Koordinierung des Themas Elektromobilität?

Wir sehen uns als Initiator in Österreich und sind auch in Europa vorneund von Anfang an mit dabei.

Welche Bedeutung hat Forschung im Allgemeinen bzw. das Austrian

Institut of Technology im Speziellen bei diesem Projekt?

Es geht um Innovation, Forschung muss daher eine zentrale Rolle einneh-men und Wege aufzeigen, die Fragestellungen von morgen optimal zubeantworten. AIT als größtes österreichisches Forschungsunternehmenwar Mit-Initiator von Austrian Mobile Power.

Arbeiten Sie über das AMP-Projekt hinaus auch noch bei anderen For-

schungsprojekten mit dem Austrian Institut of Technology zusammen?

Die Kombination mit Mobilität ist neu und daher besonders spannend. Mitdem AIT-Forschungsbereich Energie gibt es bereits viele gemeinsameForschungsprojekte (z. B. Smart Grids).

Foto

: Ver

bund

Foto

beig

este

llt

TomorrorToday_2_s29-31.qxp 29.01.2010 10:27 Uhr Seite 2

BAND 2_MOBILITY 31

Herr Professor, warum ist

das AIT für Sie ein interes-

santer Kooperationspart-

ner im Bereich

elektrischer Maschinen?

Zwischen Georgia Tech unddem AIT besteht seit übereinem Jahrzehnt eine sehrerfolgreiche Zusammenar-beit. Die Hauptgründe dafürliegen in den ähnlich gela-gerten Forschungsinteressenund dem hervorragendenArbeitsverhältnis zwischenden WissenschafterInnenbeider Institutionen. Georgia

Tech ist eine der wenigen Universitäten in den USA, die einStudienprogramm für elektrische Maschinen anbietet. Gleich-zeitig verfügt auch das AIT über renommierte ForscherIn-nen in diesem Bereich. Die hochkarätigenForschungsaktivitäten und der exzellente Ruf von AIT auf

dem Gebiet des Zustandsmonitorings elektrischer Maschi-nen führte zu den ersten gemeinsamen Forschungsarbei-ten. Diese Kooperation hat sich dann weiterentwickelt understreckt sich nun auf verschiedenste Einsatzbereicheelektrischer Maschinen, vor allem in Bezug auf Mobilitätund Verkehr.

Welche Vorteile bringt der Austausch von ForscherInnen

zwischen Georgia Tech und AIT?

Meiner Meinung nach führt der Austausch von ForscherIn-nen auch zu einem Austausch von Ideen und Methoden zwi-schen den beiden Organisationen. Echter Wissenstransferfindet nicht bei kurzen Treffen im Rahmen von Konferenzenoder am Telefon statt. Nur wenn ForscherInnen vor Ortzusammen Probleme im beiderseitigen Interesse lösen, kön-nen aus diesem wechselseitigen Gedankenaustausch auchwirklich Vorteile generiert werden. Man sagt oft – und dasgilt vor allem für die Forschung – dass das Ganze mehr istals die Summe seiner Teile. Nur allzu oft werden große Fort-schritte in der Wissenschaft dadurch behindert, dass die For-scherInnen in einem Vakuum arbeiten. ///

„WIR SETZEN AUF DAS HOHE KNOW-HOW DERAIT-FORSCHERiNNEN“/// Thomas G. Habetler, Professor am Georgia Institute of Technology, School of Electrical and Com-puter Engineering, über die grenzüberschreitende Forschungskooperation mit dem Mobility Depart-ment des AIT. ///

HealthLog:Samariterbund Wien, Universität Wien (Institut für Betriebswirt-schaftslehre), Fluidtime Data Services GmbH

Steyrer 1050:TIC Technology & Innovation Center Steyr GmbH, Automotive Soluti-ons GmbH, Bitter GmbH, Cardec Hydrogen Storage GmbH, PeakTechnology GmbH, MAGNA Powertrain Engineering Center Steyr

PROVET:Mentz Datenverarbeitung Austria GmbH, mobilkom austria AG, Ver-kehrsbund Ost-Region GmbH, Positec GmbH, Universität für Boden-kultur Wien, Arbeiterkammer Wien.

HELIOSRenault SAS, Adam Opel GmbH, PSA Peugeot, Volvo Powertrain, FordForschungszentrum Aachen GmbH, Centro Ricerche FIAT S.C.p.A.,Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides, Universität Uppsala,RWTH Aachen, Umicore N.V., Institut National de l’Environnement Indus-triel et des Risques, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-For-schung, Electricité de France, Johnson Controls Hybrid and RecyclingGmbH, Commissariat à l’Energie Atomique, National Agency for NewTechnologies, Energy and Sustainable Economic Development, SAFT SA

BALI: Infineon Technologies Austria AG, Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG

PROJEKTPARTNER DER IN DIESER AUSGABEBESCHRIEBENEN FORSCHUNGSKOOPERATIONEN

Franz PirkerHead of Mobility DepartmentTECHbase ViennaGiefinggasse 21210 WienTel.: +43 (0) 505 50-6233Fax: +43 (0) 505 50-6642E-Mail: franz.pirker@ait.ac.at

MitarbeiterInnen: 130Research Areas: • Future Integrated

Vehicle Concepts• Transportation &

Infrastructure Solutions

WEITERFÜHRENDE INFORMATIONEN:AIT – MOBILITY DEPARTMENT

Foto

: bei

gest

ellt

TomorrorToday_2_s29-31.qxp 29.01.2010 10:28 Uhr Seite 3

Wenn es um bahnbrechende Innovationen geht, ist das AIT Austrian Institute ofTechnology der richtige Partner für Ihr Unternehmen: Denn bei uns arbeitenschon heute die kompetentesten Köpfe Europas an den Tools und Technologienvon morgen, um die Lösungen der Zukunft realisieren zu können.

Mehr über die Zukunft erfahren Sie hier: www.ait.ac.at

+-,/ ) ! /"! <"( /238039:3;34/$1 6722 !+-,/ ) ! /"! <"( /238039:3;34/$1 6722 ! "( ! " ! !'*%!*#& .58"( ! " ! !'*%!*#& .58

Wenn es um bahnbrechende Innovationen geht, ist das AIT Austrian Institute ofTechnology der richtige Partner für Ihr Unternehmen: Denn bei uns arbeitenschon heute die kompetentesten Köpfe Europas an den Tools und Technologienvon morgen, um die Lösungen der Zukunft realisieren zu können.

Mehr über die Zukunft erfahren Sie hier: www.ait.ac.at

+-,/ ) ! /"! <"( /238039:3;34/$1 6722 !+-,/ ) ! /"! <"( /238039:3;34/$1 6722 ! "( ! " ! !'*%!*#& .58"( ! " ! !'*%!*#& .58

TomorrorToday_2_s32.qxp 29.01.2010 10:23 Uhr Seite 1