Kleiner Anteil – große Wirkung: Schon wenn nur jedes zweiundzwanzigste Auto auf der Straße selbstfahrend wäre, könnte das den Verkehrsfluss enorm verbessern. Das zeigt nun ein Experiment über den Einfluss von automatisierten Fahrzeugen auf Stop-and-Go-Situationen. Weil die wenigen selbstfahrenden Autos auftretende Stauwellen abfangen, könnten sie zudem das Risiko für Auffahrunfälle und den Spritverbrauch reduzieren – für alle Verkehrsteilnehmer.
Autonome Fahrzeuge sollen den Verkehr der Zukunft revolutionieren. Prototypen können bereits auf Knopfdruck vom Fahrer gerufen werden und sollen für mehr Sicherheit sorgen, indem sie Fußgänger, Geisterfahrer und Staus erkennen. Bei vollautomatisierten Fahrzeugen ergibt sich jedoch schnell ein moralisches Dilemma – nämlich dann, wenn plötzlich das Auto selbst binnen Millisekunden entscheidet, ob es das Leben des Fahrers schützt, oder um jeden Preis einem unachtsamen Fußgänger ausweicht.
Bisher finden aber vor allem unterstützende Fahrassistenzsysteme wie Bremsassistenten oder Abstandshalter Einsatz, die zum Beispiel selbständig die Geschwindigkeit regeln. Welchen positiven Effekt es auf den Verkehrsfluss hat, wenn schon einige wenige Autos mit solchen bereits heute verfügbaren Hilfssystemen auf der Straße unterwegs sind, zeigt nun die Studie eines Teams um Raphael Stern von der University of Illinois.
„Stop and Go“ im Kreisverkehr
Für ihre Untersuchung ließen die Forscher 22 Autos im Kreis fahren. Eines davon wurde von einem speziell ausgebildeten Fahrer gesteuert und war mit einem Assistenzsystem ausgestattet, das auf Knopfdruck die Kontrolle über die Geschwindigkeitsregelung übernahm. Die Anweisung an alle 22 menschlichen Fahrer lautete: Folgt eurem Vordermann wie zur Hauptverkehrszeit: Schließt große Lücken aber fahrt ihm nicht auf.
Wenn alle Fahrer eine Zeit lang auf der 260 Meter langen Kreisbahn fuhren, beobachteten die Forscher wie erwartet plötzliche Stauwellen: Durch ungünstiges Abbremsen der Fahrer kam es im Kreisverkehr zu dem bekannten Stop-and-Go-Phänomen von verstopften Straßen und Autobahnen. In solchen Situationen wurde das Fahrzeug dann auf automatisierten Betrieb umgestellt.
Fünf Prozent für freie Fahrt
Das Ergebnis: Kurz nachdem das Assistenzsystem die Geschwindigkeitsregelung übernommen hatte, löste sich die Stauwelle auf. Die einprogrammierte Regelung war darauf ausgelegt, die Stauwellen durch „vorausschauendes“ Fahren und Abstandsregulierung zu dämpfen. So verhinderte die automatisierte Fahrt auch, dass der Verkehr erneut ins Stocken geriet.
„Unsere Versuche zeigen, dass wir durch Menschen verursachte Stop-and-Go-Wellen durch automatisierte Fahrzeuge verhindern können – schon wenn nur fünf Prozent der Fahrzeuge mit dem Assistenzsystem ausgestattet sind“, berichtet Sterns Kollege Daniel Work.
Spritverbrauch fast halbiert
Dabei ist der Erhalt des Verkehrsflusses nicht der einzige positive Effekt, den das einzelne automatisierte Gefährt brachte: Weil das ständige Bremsen und Beschleunigen reduziert wurde, sank auch der Benzinverbrauch im Test deutlich. Laut den Forschern lag die Spritersparnis bei bis zu 40 Prozent – so profitieren auch die manuell gefahrenen Autos von dem automatisierten Betrieb des einen Fahrzeugs.
Was die Wissenschaftler besonders optimistisch stimmt: Die verwendete Programmierung des automatisierten Fahrzeugs sei vergleichsweise einfach. „Ich nahm eigentlich an, wir würden fortgeschrittenere Kontrolltechniken für die Geschwindigkeitsreglung benötigen“, sagt Jonathan Sprinkle von der University of Arizona. „Aber wie wir im Versuch gezeigt haben, erfüllen schon einfache Regelkreise ihren Zweck, die selbst Studienanfänger programmieren könnten.“
Folgetests in dichtem Verkehr
Mit den ersten Testergebnissen haben die Forscher bereits deutliche Hinweise geliefert, dass schon wenige automatisierte Fahrzeuge auf den Straßen einen merklichen positiven Effekt auf den Verkehrsfluss haben können. In Folgestudien wollen sie nun prüfen, ob sich ihre Ergebnisse auch reproduzieren lassen, wenn der Verkehr dichter ist und den menschlichen Fahrern mehr Freiheiten gewährt werden – zum Beispiel ein Spurwechsel. (University of Illinois, 2017; arXiv: 1705.01693v1)
(University of Illinois College of Engineering, 10.05.2017 – CLU)
