Studie: Schon wenige autonome Fahrzeuge verbessern Verkehrsfluss

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Die Anwesenheit nur weniger autonomer Fahrzeuge kann laut einer Studie den stockenden Verkehrsfluss durch menschliches Fahrverhalten und damit verbunden das Unfallrisiko und den zusätzlichen Treibstoffverbrauch eliminieren. Die Ergebnisse zeigen, dass autonom fahrende Autos und die verwandten, schon jetzt eingesetzten Technologien, sogar weiter fortgeschritten sind, was die Verkehrsssteuerung betrifft, als bisher gedacht.

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Die Anwesenheit nur weniger autonomer Fahrzeuge kann laut einer Studie den stockenden Verkehrsfluss durch menschliches Fahrverhalten und damit verbunden das Unfallrisiko und den zusätzlichen Treibstoffverbrauch eliminieren. Die Ergebnisse zeigen, dass autonom fahrende Autos und die verwandten, schon jetzt eingesetzten Technologien, sogar weiter fortgeschritten sind, was die Verkehrsssteuerung betrifft, als bisher gedacht.

Daniel B. Work, Professor an der University of Illinois, Urbana-Champaign und leitender Wissenschaftler in der Studie, sagt, dass sich durch das menschliche Fahrverhalten bedingte Stop-and-Go-Wellen eliminieren ließen, wenn nur 5 Prozent der Fahrzeuge automatisiert und sicher kontrolliert unterwegs seien.

Der Einsatz autonomer Fahrzeuge, um den Verkehrsfluss zu regulieren, sei die nächste Innovation in der sich schnell entwickelnden Wissenschaft der Verkehrsüberwachung und –steuerung, so Work. So wie fest angebrachte Verkehrssensoren teils durch GPS-Daten aus der Crowd ersetzt werden, können selbstfahrende Autos die klassische Verkehrssteuerung auf der Autobahn, also etwa variable Tempolimits, überflüssig machen. Entscheidend für den Erfolg sei ein tieferes Verständnis der Dynamik zwischen den autonomen Fahrzeugen und den menschlichen Fahrern auf der Straße.

Unterstützt vom National Science Foundation’s Cyber-Physical Systems-Program stand die Forschungsarbeit unter der Leitung eines multidisziplinären Teams mit Expertise in der Verkehrsflusstheorie, der Regelungstechnik, der Robotik, in cyber-physikalischen Systems und dem Engineering von Transportsystemen. Zu den an der Studie beteiligten Wissenschaftlern gehören: Benedetto Piccoli, Professor für Mathematik an der Rutgers University, Camden; Benjamin Seibold, Professor für Mathematik an der Temple University; Jonathan Sprinkle, Litton Industries John M. Leonis Distinguished Associate Professor für Electrical and Computer Engineering an der University of Arizona, Tucson; und Daniel B. Work, Assistant Professor in Civil and Environmental Engineering and the Coordinated Science Laboratory an der University of Illinois, Urbana-Champaign.

Die Feldversuche fanden in Tucson, Arizona statt, in denen ein einzelnes autonomes Fahrzeug kontinuierlich eine Teststreck mit mindestens 20 weiteren, aber von Menschen gesteuerten Fahrzeugen, absolvierte. Normalerweise generieren die menschlichen Fahrer einen stockenden Verkehrsfluss, sogar wenn überhaupt keine Engpässe, erzwungene Spurwechsel, Fahrbahnverengungen oder andere Hindernisse bestehen, wie Work ausführt, also den typischen Stau aus dem Nichts. Indem das Tempo des autonomen Fahrzeugs gesteuert wird, lässt sich der Verkehrsfluss für alle Fahrzeuge entzerren und gleichmäßiger gestalten, wie die Wissenschaftler erstmals zeigen konnten. Selbst ein geringer Anteil solcher autonomer Fahrzeuge hat einen erheblichen Einfluss auf das Geschehen auf der Straße, der sich in einer Eliminierung von Verkehrswellen und in der bis zu 40-prozentigen Reduktion des Kraftstoffverbrauchs niederschlägt. Und dieses Ziel lässt sich mit vergleichsweise einfach strukturierten und leicht umzusetzenden Steuerstrategien erreichen.

Für Benjamin Seibold stellt sich die nahe Zukunft mit nur einigen autonomen Fahrzeugen als herausfordernder dar, als die ferne Zukunft, in der alle Fahrzeuge vernetzt seien. Das korrekte Design autonomer Fahrzeuge erfordere ein tiefes Verständnis der menschlichen Reaktionen auf sie und Verkehrsexperimente spielten eine entscheidende Rolle beim Entschlüsseln der Wechselwirkung zwischen Mensch und Roboter.

In einem nächsten Schritt soll der Einfluss autonomer Fahrzeuge im dichteren Verkehr mit mehr Freiheiten für die menschlichen Teilnehmer, wie der Möglichkeit des Spurwechsels, untersucht werden.

 

Bild: Der Einsatz autonomer Fahrzeuge, um den Verkehrsfluss zu regulieren, sei die nächste Innovation in der sich schnell entwickelnden Wissenschaft der Verkehrsüberwachung und –steuerung, so Daniel B. Work, Assistant Professor of Civil Environmental Engineering an der University of Illinois,  Credit: John de Dios

 

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