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Staufrei in 2020

Autonome Fahrzeuge bescheren uns das Ende aller Staus! Eine schöne Vision, aber bis alle Autos selbst fahren, wird es dann doch noch eine Weile dauern. Wäre es denn aber möglich, dass schon eine geringe Anzahl an autonom fahrenden Fahrzeugen ausreichen würde, um Staus zu verhindern? Genau dieser Frage sind einige Forscher der University of Illinois nachgegangen und haben dies praktisch untersucht. Das Ergebnis ist verblüffend.

Es scheint tatsächlich so zu sein, dass bereits eine geringe Anzahl an Fahrzeugen, die autonome Fahrfunktionen besitzen, ausreichen würden, um das Aufkommen von Staus signifikant zu reduzieren. Im vorliegenden Paper, das ich an dieser Stelle kurz vorstellen möchte, wurden sogenannte Stauwellen und deren Auftreten untersucht.

Jeder kennt die Situation, dass Staus wie aus dem Nichts auftauchen und hinterher weiß keiner mehr warum. Der Vordermann bremst aus unerklärlichen Gründen und dieses Intervall wird immer weiter nach hinten durchgegeben, bis zum vollkommenen Stillstand. 

Mittels Verkehrsbeeinflussungssystemen an Autobahnen wird heute bereits versucht solchen Phänomenen Einhalt zu gebieten. Durch die Reduktion der Maximalgeschwindigkeit soll die Durchflussmenge an Fahrzeugen erhöht werden.

Die University of Michigan hat nun genau dies untersucht. Auf einer Kreisbahn fuhren 20 Fahrzeuge hintereinander mit jeweils einer Autolänge Abstand dazwischen. Die Fahrzeuge wurden jeweils von einer Person gesteuert. Bereits nach kurzer Fahrt konnte das oben beschriebene Verhalten beobachtet werden. Einer bremst, dies geht als Welle durch alle hindurch und am Ende: Stillstand.

Im Anschluss wurde durch mehrere Versuchsaufbauten untersucht, ob dies vermieden werden könnte. Am erfolgreichsten war der Einsatz eines autonomen Fahrzeuges. Diese Eigenentwicklung der Uni, regelt den Abstand zum Vordermann, die Lenkautomation wurde hier deaktiviert. Wir kennen solche Systeme heute als ACC, Automated Cruise Control Systeme. Jedoch hatte dieses eine Besonderheit in der Programmierung im Gegensatz zu aktuell am Markt erhältlichen Systemen. Das Fahrzeug versucht die durchschnittliche Geschwindigkeit des Vordermannes zu interpretieren und zu simulieren. Heißt, große Brems- und Beschleunigungsschübe wurden durch Verkleinern und Vergrößern des Abstandes zum Vordermann reduziert. Ergebnis, es traten keine Stauwellen mehr auf.

Viel interessanter aber noch, selbst durch Schulung der Fahrer und Simulation und versuchter Adaption der Funktion des autonomen Fahrzeuges, wurde ein Vermeiden der Wellen nicht erreicht. 

Ein weiteres, wichtiges Ergebnis ist, dass die Durchflussmenge an Fahrzeugen um 15% gesteigert und sogar der Spritverbrauch um bis zu 40% gesenkt werden konnte. 
Wenn man dies genau betrachtet, sind es gerade die infrastrukturellen Investitionen, die wir aktuell an Autobahnen tätigen, eine Fehlinvestition. Der Infrastruktureingriff löst das eigentliche Problem gar nicht. Auch eine Steuerung der Gesamtmenge an Fahrzeugen wäre nicht der richtige Schritt, da das einzelne Fahrzeug hier selbst eine Verbesserung der Gesamtsituation durchführen kann. 

Betrachten wir nun einmal hypothetisch die Situation. Der Versuch hat gezeigt, dass sofern 5% der Fahrzeuge mit einer solchen Technologie ausgestattet sind, Stauwellen nicht mehr auftreten. Rechnet man nun, anhand von aktuellen Fahrzeugzahlen aus, wie es dauert bis 5% der sich im Markt befindlichen Fahrzeuge mit ACC ausgestattet sind, so wird dies vermutlich bereits 2020 der Fall sein.

Ist somit das Ende der Staus auf deutschen Autobahnen absehbar? Vermutlich noch nicht. Einerseits müssten die ACC Systeme nach dem Vorbild des Papers angepasst werden und andererseits müsste untersucht werden, wie belastbar dieses Modell auch beim Spurwechseln und in Baustellen funktioniert. Aber allein der Glaube, bereits in 3 Jahren keine Staus mehr zu haben ist doch eine schöne Vorstellung!

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Dr. Oliver Kelkar

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Market Intelligence & Innovation

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