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Straßeninfrastruktur zur Harmonisierung und Steuerung von Verkehrsflüssen

Schon bald werden sowohl automatisierte als auch nicht-automatisierte Fahrzeuge am Straßenverkehr teilnehmen. Untersuchungen an gemischten Verkehrsströmen in der realen Welt wie auch per Computersimulation zeigen allerdings, dass die Effizienz und Sicherheit abnehmen könnten, wenn Maßnahmen, die den Übergang zum automatisierten Fahren sowie die Koexistenz herkömmlicher und automatisierter Fahrzeuge moderieren, ausbleiben.

Verkehr und Mobilität

Das EU-finanzierte Projekt INFRAMIX nahm Lösungen unter die Lupe, die Verbesserungen in Situationen mit Mischverkehr, in denen automatisierte und nicht-automatisierte Fahrzeuge gleichzeitig die Straße nutzen, herbeiführen sollen. „INFRAMIX untersuchte eingehend, wie Fahrzeuge und Fahrzeugführende durch neue Elemente einer physischen und digitalen Verkehrsinfrastruktur unterstützt werden können“, erläutert Projektkoordinator Martin Dirnwöber. Die Mitglieder des Konsortiums gestalteten, aktualisierten, adaptierten und testeten sowohl physische als auch digitale Elemente der Straßeninfrastruktur, um einen ununterbrochenen, vorhersagbaren, sicheren und effizienten Verkehrsfluss zu gewährleisten. „Dies beinhaltete das Konzipieren von Kanälen, über die sämtliche Fahrzeugausführungen Informationen über Regelungsmaßnahmen des Straßenbetriebsunternehmens erhalten können sowie das Empfehlen neuer visueller Zeichen und elektronischer Signale. Gleichzeitig galt es sicherzustellen, dass die vorgeschlagenen Adaptionen weder die Sicherheit noch die Dienstleistungsqualität beeinträchtigen“, erläutert Dirnwöber.

Mehr Informationen für die Personen am Steuer

Die Arbeit von INFRAMIX war auf drei zentrale Verkehrsszenarien ausgerichtet. Das erste Szenario beinhaltete die Reservierung bestimmter Fahrspuren für den automatisierten Verkehr. Im zweiten Themenkomplex fand eine Untersuchung von Baustellenbereichen statt. Straßenbaustellen bilden wesentliche Sicherheitsbrennpunkte, an denen eine effiziente Koordinierung der gemischten Verkehrsflüsse erforderlich ist. Drittens wurde analysiert, wie eine gezielte Erzeugung von Engstellen zur Echtzeitsteuerung bei gemischtem Verkehr einer Verkehrsstockung vorbeugen kann. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickelten Algorithmen für die Verkehrsschätzung, die sich auf äußerst genaue Echtzeitdaten stützen. „Dank dieser Algorithmen werden weniger Straßensensoren benötigt, was wiederum damit verbundene Kosten senkt, denn hier kommen Daten aus vernetzten Fahrzeugen zum Einsatz“, merkt Dirnwöber an. „Das Projektteam richtete ebenso Simulationsumgebungen ein, die der Bewertung verschiedener Aspekte im Zusammenhang mit Steuerungsstrategien zugunsten von Effizienz und Verkehrssicherheit in Situationen mit gemischtem Verkehr dienen. Um die Relevanz der Evaluation zu steigern, wurden die Simulationsumgebungen mit Testkonstellationen in realen Umfeldern verknüpft.“ Darüber hinaus entwickelte INFRAMIX einen Beschleunigungsregler, der durch die Realisierung der gewünschten Zeitverzögerung gegenüber dem vorausfahrenden Fahrzeug die Effizienz erhöht. Auch ein Flussregler für Hauptverkehrsadern wurde verwirklicht. Dieser lässt den Fahrzeugführenden Informationen zukommen, was mittels Verkehrszeichenanlagen für variable Geschwindigkeitsbegrenzungen geschieht. Zudem konzipierte das Forschungsteam eine Steuerungseinheit, die in vernetzten Fahrzeugen Empfehlungen zum Spurwechsel an Engstellen bereitstellt.

Höhere Effizienz

Die genannten Maßnahmen wurden sowohl in realer Umgebung als auch in Simulationskontexten implementiert und zu ihrer Erprobung kombinierte das Team virtuelle und reale Szenarien. Dirnwöber meint dazu: „Mit dem Einsatz eines Beschleunigungsreglers, der die Zeitverzögerung anpasst, ist bei stockendem Verkehr eine Steigerung der Effizienz um etwa 50 % möglich. Unterdessen könnte dank Hinweisen zur optimalen Geschwindigkeit, die herkömmliche Fahrzeuge über Verkehrszeichenanlagen für variable Geschwindigkeitsbegrenzungen und vernetzte und automatisierte Fahrzeuge über elektronische Nachrichten erreichen, der Zeitverlust um 10 bis 15 % sinken.“ Das Schema zur Infrastrukturklassifizierung für automatisiertes Fahren, das von INFRAMIX erarbeitet wurde, kann auf Netzwerke angewendet werden und bietet dann einen klaren Überblick über die Funktionalitäten verschiedener Ebenen von Infrastrukturunterstützung für automatisiertes Fahren. Ferner wurden die Strategien zur Überwachung des Verkehrs sowie die dazu erforderliche physische und digitale Infrastruktur, einschließlich des Verwaltungszentrums von INFRAMIX, an zwei Versuchsstandorten für praktische Tests in Österreich und Spanien implementiert. INFRAMIX hat konkrete Lösungen zur Steigerung der Effizienz und der Sicherheit in Bereichen mit Straßenbaustellen und Engpässen bereitgestellt, was wiederum zu einer Verringerung von Emissionen führen könnte. „Die Projektergebnisse kommen Interessengruppen, wie der Politik, Unternehmen, die Infrastrukturen betreiben, der Industrie, der Wissenschaft sowie insbesondere wichtigen Personen mit Einfluss zugute. Außerdem wird die Allgemeinheit von einem effizienteren Verkehrssystem profitieren sobald solche Lösungen implementiert sind“, hebt Dirnwöber hervor.

Schlüsselbegriffe

INFRAMIX, Verkehr, Infrastruktur, automatisierte Fahrzeuge, Beschleunigungsregler, variable Geschwindigkeitsbegrenzungen, Straßenverkehr

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