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Traffic Management for the 21st Century

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Vernetzte und automatisierte Fahrzeuge könnten der Überlastung von Straßen ein Ende setzen

Beherrschen hochautomatisierte Fahrzeuge in Stausituationen die Lage besser als herkömmliche Autos? Kooperation auf Fahrzeuge gestützter intelligenter Verkehrssysteme über vernetzte Fahrzeuge kann als Lösung dienen.

Verkehr und Mobilität

Sicherheit und Komfort von Fahrer und Mitfahrer stehen bei der Entwicklung hochautomatisierter Fahrzeuge im Mittelpunkt. Zwar beschwören automatisierte Fahrzeuge das Bild von innerstädtischen Straßen mit freiem Verkehrsfluss herauf, dennoch bringen sie nicht direkt das Ende der Straßenüberlastung mit sich, wenn keine angemessenen Konzepte für das Verkehrsmanagement Anwendung finden. Motiviert durch das Potential neu aufkommender intelligenter Systeme für die Fahrzeugautomatisierung und -kommunikation arbeiteten die Mitglieder des Projektes TRAMAN21, das durch den Europäischen Forschungsrat finanziert wurde, an neuen Methoden und Werkzeugen für das Verkehrsmanagement, die in der Ära des vernetzten Verkehrs zweckmäßig sind. Dahinter steht die Idee, sicherzustellen, dass der Verkehr so ruhig und effizient wie nur möglich fließt und unter Umständen die Staus und Verzögerungen vermieden werden, die menschliches Verhalten verursacht. Neue Modelle, die eine Verbindung zwischen Mikro- und Makroebenen herstellen Das Modellieren des Verkehrsflusses, das sich auf Systeme für die Fahrzeugautomatisierung und -kommunikation stützt, ist der Schlüssel zur Gestaltung und Erprobung effizienter Ansätze für das Verkehrsmanagement. Fahrzeugbewegungen sowie Brutto-Zeitlücke und -Abstand sind die wichtigsten mikroskopischen Charakteristika für den Verkehrsfluss. Die Forscher argumentieren, dass sich die Steuerung des Verhaltens einzelner Fahrzeuge auf die Charakteristika des makroskopischen Verkehrsflusses auswirken kann – also Aufkommen, Dichte und Geschwindigkeit des Verkehrs. „Die sachgemäße Anpassung mikroskopischer Fahrzeugbewegungen stellt ein Mittel zur Optimierung des gesamten Verkehrsflusses auf innerstädtischen Straßen dar“, merkt Prof. Markos Papageorgiou an, Leiter des Labors für Dynamische Systeme und Simulation an der Technischen Universität Kreta in Griechenland. Mithilfe der Software für Verkehrsmodellierung Aimsun Next ermittelten die Forscher, welchen Einfluss ausgewählte kooperative Technologien an Bord auf das mikroskopische Verhalten des Fahrzeugs haben. Der Simulator erstellte Bewertungen des Verkehrsbetriebs in einem großen Netz. Zusätzlich entwickelten sie fortschrittliche makroskopische Verkehrsflussmodelle erster und zweiter Ordnung und neuartige numerische Ansätze für deren Erstellung. Die Verfahren wurden derart ausgeweitet, dass nun auch Berechnungen für mehrspurige Autobahnen und Verkehr mit unterschiedlichen Teilnehmern durchführbar sind. Nicht nur automatisiert, sondern sogar kooperativ Herkömmliche stationäre Sensoren sammeln Verkehrsdaten über Fahrzeuge, die die Stelle passieren, an der sie an der Autobahn installiert sind. „In vernetzten und automatisierten Fahrzeugen sehen wir eine neue Quelle für Verkehrsdaten, die in naher Zukunft in größerem Maße verfügbar sein wird. Mit mobilen Daten, zusammengetragen von den über die Straßen verteilten mobilen Sensoren in Fahrzeugen, die mit intelligenter Technologie ausgestattet sind, wird nicht nur eine Erfassung von Informationen über den Verkehr geschehen, sondern auch eine Weitergabe dieser in Echtzeit“, sagt Prof. Papageorgiou. Im Rahmen von TRAMAN21 entstanden verlässliche und robuste Verfahren zur Einschätzung des Verkehrsflusses, die die derzeit gebräuchlichen Methoden in Genauigkeit und Übersichtlichkeit übertreffen. Ein im Zuge von TRAMAN21 entwickeltes und getestetes innovatives Konzept für die Überwachung des Verkehrs ist der kooperative Spurwechsel. Das System unterstützt Fahrer beim Wechsel der Fahrspur in Bereichen, in denen Spuren enden oder zusammengeführt werden, indem es eine angemessene zeitliche oder räumliche Lücke im Verkehr für das Einfahren des Fahrzeugs schafft oder reserviert. Eine weitere Fragestellung bezüglich der die Forscher Untersuchungen anstellten, war, auf welche Weise ein Abstandsregeltempomat den Verkehrsfluss verbessern kann. Die Technologie regelt den zeitlichen Abstand zwischen Fahrzeugen, um die Straßen zu entlasten und das Aufkommen von Phantomstaus zu verringern. Konventionelle Systeme für die Autobahnüberwachung verbinden Derzeit ist es üblich, bei der Überwachung des Autobahnverkehrs voneinander unabhängige Kontrollmessungen vorzunehmen. Für einige dieser Messungen kann nicht nachgewiesen werden, dass sie einen positiven Beitrag zur Straßenentlastung leisten. „Die Umsetzung neuartiger Überwachungsstrategien, die auf integrierte Art und Weise Zuflussregelungen und variable Geschwindigkeitsbegrenzungen einsetzen, kann erhebliche Verbesserungen bei Fahrzeiten, Kraftstoffverbrauch, Umweltbelastung und Sicherheit im Straßenverkehr ermöglichen“, so Prof. Papageorgiou. Das Team von TRAMAN21 führt nun Tests auf einer Autobahn in der Nähe von Melbourne in Australien durch und nutzt zurzeit variable Geschwindigkeitsbegrenzungen sowie Zuflussregelungen als Mittel für einen aktiven Eingriff in den Verkehr, um den Verkehrsfluss zu optimieren. Die Forscher erwarten einen erfolgreichen Ausgang der Tests und damit den Nachweis zu erbringen, dass so Kraftfahrern eine ruhigere und effizientere Fahrt gewährt wird.

Schlüsselbegriffe

TRAMAN21, Überlastung von Straßen, automatisierte Fahrzeuge, Verkehrsmanagement, vernetzte Fahrzeuge, Überwachung des Verkehrs, Zuflussregelung, kooperativer Spurwechsel, Abstandsregeltempomat

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