Autonom und ohne Ampeln

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Auch wenn Google aus seiner Testflotte gelegentlich kleinere Unfälle meldet: Dass Computer sicherer Auto fahren als Menschen, gilt schon jetzt als weitgehend ausgemacht. Schließlich müssen sie niemandem etwas beweisen, haben brav alle Verkehrsregeln einprogrammiert und trinken keinen Alkohol. Wie Forscher des MIT Senseable City Lab jetzt zusammen mit Kollegen vom Istituto di Informatica e Telematica in Pisa und der ETH Zürich gezeigt haben, könnten autonome Autos zudem den Verkehrsfluss in verstopften Städten deutlich beschleunigen – und es müsste dort keine Ampeln mehr geben.

"Kreuzungen sind der physische Ort, an dem der Zugang zu einer geteilten Ressource (dem Kreuzungsbereich) zwischen Fahrzeugen mit unvereinbaren Wegen koordiniert werden muss", erklären die Forscher. Und je voller es auf den Straßen wurde, desto häufiger wurden dafür Ampeln eingesetzt. Ab den 1950er Jahren fanden sie in Deutschland weite Verbreitung, und heute könnte man bisweilen meinen, jede Kleingemeinde, die etwas auf sich hält, möchte unbedingt auch mindestens eine davon haben.

Selbst optimale Ampel-Regelung ist ineffizient

Was dabei herauskommen kann, kennt jeder, der manchmal Auto fährt: Man steht vor einer roten Ampel, obwohl eigentlich kein anderes Fahrzeug kommt, für das man warten müsste. Moderne Steuerungen mit Sensoren oder Kameras sollen das möglichst verhindern, doch es kommt immer noch vor. Und selbst eine optimale Regelung kann nichts daran ändern, dass Zeit verloren geht: Aus Sicherheitsgründen ist beim Wechsel von "Grün" für die eine auf die kreuzende Richtung ein paar Sekunden lang "Rot" für alle – in dieser Zeit liegt die Kapazität aller beteiligten Straßen technisch gesehen komplett brach.

Das ist der Preis, den wir bislang für relativ sicheres Fahren auf vollen Straßen bezahlen. "Es ist weithin bekannt, dass hochgradig nichtlineare Dynamiken ausgelöst werden, wenn es an einem oder mehreren Engpässen im Netzwerk zu einer Überlastung", schreiben die MIT-Forscher. Das Ergebnis sind bei hohem Verkehrsaufkommen Rückstaus und lange Wartezeiten. Zum Teil liegt das an den Kapazitätsverlusten durch das Umschalten, zum Teil am nicht perfekt rationalen menschlichen Fahrstil.

Als Kolonne durch die Kreuzung

Intuitiv ist deshalb naheliegend, dass der Verkehr besser fließen würde, wenn sowohl Umschaltzeiten als auch menschliche Schwäche aus dem Koordinationsprozess herausgenommen würden. Mit einer Reihe von Modellen hat das MIT-Team gezeigt, dass dem – unter bestimmten Annahmen natürlich – tatsächlich so wäre.

Als optimal identifizieren die Forscher ein Steuerungsmodell, dem sie den Namen BATCH (Stapel) gaben: Bei der Annäherung an eine Kreuzung werden Autos frühzeitig so gebremst oder beschleunigt, dass sich kleine Kolonnen ergeben, die dann jeweils am Stück passieren können. Je länger diese Kolonnen gemacht werden, desto mehr steigt die Kapazität der Kreuzung – nach den Berechnungen kann sie bis zu doppelt so hoch werden wie bei einer klassischen Ampel-Regelung.

Steuerungsmodell BATCH wägt ab

Was gut für System das insgesamt ist, kann einzelne Fahrer allerdings benachteiligen, wenn sie zum Teil einer Kolonne gemacht werden, die eine kreuzende passieren lassen muss. Insofern ist hier eine Abwägung zu treffen zwischen Fairness nach dem Prinzip "wer zuerst kommt, fährt zuerst" und möglichst hoher Kapazität mit entsprechenden individuellen Nachteilen. Die Ergebnisse der Untersuchung sprechen jedoch deutlich für die Stapel-Bildung: Im "FAIR"-Modell erhöhte sich die Kreuzungskapazität gegenüber Ampeln nur unwesentlich.

Natürlich ist all das noch eindeutig Zukunftsmusik – wirklich autonome Autos sind auf unseren Straßen noch gar nicht regulär zugelassen, was vernünftig erscheint, wenn man bedenkt, dass sie bei schlechtem Wetter Sensorprobleme bekommen und sich auch sonst noch gelegentlich verwirren lassen. Trotzdem scheint fast garantiert, dass sie kommen und sich durchsetzen werden. Denn die Zunahme an Sicherheit und Straßenkapazität, die sie versprechen, klingt angesichts immer noch vieler Verkehrstoter und zunehmender Staus einfach wie ein Angebot, das man nicht ablehnen sollte.

Infrastruktur an autonomen Transport anpassen

Wie die Forscher abschließend schreiben, hat es durchaus Sinn, sich schon jetzt mit diesen Fragen zu beschäftigen: "Die Verkehrsinfrastruktur, die heute gebaut wird, wird mehrere Jahrzehnte lang in Betrieb sein und dürfte den Übergang zu intelligenterem, stärker autonomem Transport noch erleben". Solange noch klassische und autonome Autos auf denselben Straßen unterwegs sind, dürften uns Ampeln allerdings erhalten bleiben.

(sma)