Vernetzte Autos und künstliche Intelligenz könnten die meisten Staus auf Autobahnen reduzieren oder beseitigen. Das ist die Theorie hinter einem Forschungsprogramm namens KREISE, ein Akronym, das für Congestion Impacts Reduction via CAV-in-the-Loop Lagrangian Energy Smoothing steht. Bei einem solchen Namen ist es kein Wunder, dass sich die Forscher für ein Akronym entschieden haben!
Laut seiner Website versucht CIRCLES, Instabilitäten im Verkehrsfluss, sogenannte „Phantomstaus“, zu reduzieren, die Staus verursachen und Energie verschwenden. Wenn Sie jemals ohne ersichtlichen Grund auf einen vorübergehenden Stau gestoßen sind, könnte dies ein Phantomstau gewesen sein, der aufgrund des menschlichen Fahrverhaltens natürlich aufgetreten ist.
Frühere Arbeiten zum Testen auf geschlossenen Strecken haben gezeigt, dass Phantomstaus mithilfe autonomer Fahrzeugtechnologien und speziell entwickelter Algorithmen reduziert werden können. Das CIRCLES-Projekt zielt darauf ab, diese Technologie auf den realen Verkehr auszudehnen, wo die Reduzierung dieser negativen Auswirkungen auf den Verkehr zu Energieeinsparungen von ≥ 10 % führen könnte.
Die CIRCLES-Forschung
CIRCLES setzt sich aus Forschern der UC Berkeley und des Institute of Transportation Studies (ITS) Berkeley zusammen, in Zusammenarbeit mit der Vanderbilt University, der University of Arizona, der Temple University, der Rutgers University-Camden und dem Verkehrsministerium von Tennessee. Toyota North America, General Motors und Nissan sind ebenfalls an den Forschungsanstrengungen beteiligt.
Die Idee zu CIRCLES stammt von einem Experiment, das vor einem Jahrzehnt in Japan durchgeführt wurde. Fahrer in 20 identischen Autos wurden aufgefordert, mit konstanter Geschwindigkeit um eine Kreisbahn zu fahren. Innerhalb weniger Minuten wurden Gruppen von Autos an einem Teil der Strecke angehalten, während andere Fahrer rasten, um die vorausfahrenden Autos einzuholen. Menschen sind einfach nicht sehr gut darin, Autos unter solchen Bedingungen zu betreiben.
Wir alle haben es gesehen. Der Vordermann tippt auf die Bremse, weil ein Eichhörnchen die Straße überquert oder der Fahrer einen Unfall auf der anderen Straßenseite begaffen will. Bald haben alle Hintermann auf die Bremse getreten und der Verkehr wird langsamer oder kommt zum Stillstand. Es kann Minuten oder sogar Stunden dauern, bis die Verlangsamung behoben ist.
Kürzlich führten die Forscher ein Experiment auf einem 15 Meilen langen Abschnitt der Interstate 24 in der Nähe von Nashville, Tennessee, durch. Es wurden 100 Autos verwendet, die jeden Morgen von etwa 6:00 bis 9:45 Uhr in Schleifen fuhren. Unter der Prämisse, dass, wenn 5 % der Autos auf der Straße zusammenarbeiten, sie die Prävalenz von Phantomstaus verringern könnten, rüsteten die Forscher diese 100 Autos so aus, dass sie drahtlos miteinander kommunizieren und Verkehrsinformationen zwischen allen hin und her senden konnten die Autos.
Bild mit freundlicher Genehmigung von CIRCLES
In dem Experiment wurde der adaptive Tempomat in jedem Auto modifiziert, um mithilfe künstlicher Intelligenz auf den gesamten Verkehrsfluss zu reagieren – einschließlich dessen, was weit voraus passiert.
Daniel Work, Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Vanderbilt University, erzählt das Assoziierte Presse Die Entscheidungsfindung der Connected Cars erfolgte auf zwei Ebenen. Auf Cloud-Ebene wurden Informationen über Verkehrsbedingungen verwendet, um einen Gesamtgeschwindigkeitsplan zu erstellen. Dieser Plan wurde dann an die Autos gesendet, die mithilfe von Algorithmen der künstlichen Intelligenz die besten Maßnahmen ermittelten. Die Forscher waren in der Lage, die Auswirkungen der vernetzten Autos auf den morgendlichen Verkehrsfluss zu bewerten, indem sie eine spezielle 4-Meilen-Strecke der I-24 verwendeten, die mit 300 an Masten montierten Sensoren ausgestattet war.
Liam Pedersen ist stellvertretender General Manager für Forschung bei Nissan, der letzte Woche für das Experiment in Nashville war. Er sagte, eines der aufregenden Dinge daran sei, dass es auf Technologie aufbaut, die bereits in vielen neuen Autos steckt. „Das ist kein autonomes Fahren“, sagte er. „Das ist etwas, was wir sehr bald realisieren könnten.“ Auf die Frage, ob die Autohersteller zur Zusammenarbeit bereit sein werden, um den Verkehr zu entlasten, sagte er: „Ich hoffe es sehr, denn das System funktioniert am besten, wenn viele, viele Autos daran teilnehmen.“
Vernetzte Autos & Staus
Das jüngste Experiment in Tennessee wurde durch Forschungsarbeiten angeregt, die 2017 an der University of Arizona durchgeführt wurden. Er und seine Mitarbeiter haben das japanische kreisförmige Fahrexperiment mit einer Drehung nachgebildet. Sie fügten der Mischung ein autonomes Auto hinzu. Das selbstfahrende Auto glättete den Verkehrsfluss, sodass es zu 98 % weniger Bremsvorgängen kam. Dies führte zu einer Steigerung der Kraftstoffeffizienz um 40 % und einer Steigerung der zurückgelegten Strecke um 14 % während der für das Experiment vorgesehenen Zeit. Das Ergebnis können Sie sich in diesem Video selbst ansehen.
Die Forscher rechnen immer noch mit den Zahlen des Experiments von letzter Woche, aber laut Work hat es „gezeigt, dass diese Staus durch die neuartigen automatisierten Fahrzeugtechnologien, die wir entwickelt haben, reduziert werden können. Es steht außer Frage, dass verbesserte Automobiltechnologie Phantomstaus erheblich reduzieren kann, wenn sie in großem Maßstab implementiert wird.“
Er warnte jedoch davor, dass die Technologie Staus nicht plötzlich beseitigen werde. „Wenn mehr Autos auf der Straße sind, als die Straße tragen kann, wird es immer Verkehr geben“, sagte er. “Aber das kann diese Staus weniger schmerzhaft machen.”
Das wegnehmen
Vor vielen Jahren war Elon Musk frustriert, weil er auf dem Weg zum Flughafen in Los Angeles im Stau stand. Plötzlich kam ihm ein Gedanke. Warum nicht Tunnel tief in die Erde bohren und all diese Staus an der Oberfläche vollständig umgehen? Voila! Der Hyperloop war geboren. Seitdem wurden Millionen ausgegeben, um einen Business Case für die Idee zu erstellen, aber bisher ist es genau das geblieben – eine Idee, deren Zeit nie gekommen ist.
Was die CIRCLES-Forschung zeigt, ist, dass es möglicherweise einen besseren Weg gibt, Staus mit bereits heute vorhandener Technologie zu bewältigen. Keine Software-Suiten für autonomes Fahren im Wert von 15.000 US-Dollar. Kein Lidar oder flüssigkeitsgekühlte Supercomputer, die sich hinter Touchscreens verstecken. Was CIRCLES vorschlägt, könnte den Preis eines Neuwagens um 200 Dollar erhöhen.
Vernetzte Autos würden eine Internetverbindung und einige Sensoren am Rand von Autobahnen benötigen, um 80 % der Vorteile des vollständig autonomen Fahrens für weniger als 5 % der Kosten zu nutzen. Würdest du diesen Deal annehmen?
Ja, wir wissen. In Midtown Manhattan oder anderen großen Städten, in denen Staus seit einem Jahrhundert oder länger bestehen, wird es nicht viel helfen. Und es wechselt nicht automatisch die Spur oder navigiert Autobahnkreuzungen ohne die Hilfe eines menschlichen Fahrers. Aber dies ist vielleicht das beste Beispiel für eine Situation, in der wir nicht zulassen sollten, dass das Perfekte der Feind des Guten ist.
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