Telematik 22.09.2000, 17:26 Uhr

Telematik rationalisiert den Straßenverkehr

Staus verschwenden Energieressourcen und schädigen die Umwelt. Die Kombination intelligenter Fahrzeugelektronik, Sensorik an den Autobahnen und des Mobilfunks kann den Straßenverkehr zumindest flüssiger machen.

Der wachsende Bedarf nach Mobilität steht in starkem Kontrast zu einem langsamen Ausbau des Straßennetzes“, weiß Harald Brunini, Leiter Verkehrsforschung bei DaimlerChrysler in Stuttgart. Während die Verkehrswege in Deutschland in den letzten 40 Jahren um rund 20 % gewachsen seien, sei die Fahrleistung pro Fahrzeug in der gleichen Zeit um das Achtfache gestiegen, wie der Autoforscher ausführt. Die unmittelbare Folge hiervon sei die leidlich bekannte Verkehrssituation mit immer mehr und immer länger werdenden Staus. In Deutschland würden die volkswirtschaftlichen Schäden durch Zeitverluste im Stau pro Jahr auf etwa 24 Mrd. Euro beziffert. Dazu kämen jeweils ökologische Kosten in Form von vielen Tonnen sinnlos erzeugten Abgasen und dem nutzlos verbrauchten Kraftstoff stehender Fahrzeuge.
Elektronik kann Staus vermeiden helfen und in Notfallsituationen schnell für Hilfe sorgen. Das weltweit erste „dynamische“ Zielführungssystem, das Intelligent Traffic Guidance System (ITGS), wurde bereits im April 1997 in Tokio eingeführt. Das System errechnet mit Hilfe von 14 000 Sensoren und über 200 Überwachungskameras gelieferten Verkehrsdaten den optimalen Weg und aktualisiert die Zielführung während der Fahrt aufgrund neuer Verkehrsinformationen. Gegenüber konventionellen (statischen) Navigationssystemen konnte in der Hauptverkehrszeit eine Zeitersparnis von bis zu 50 % erzielt werden. Allein schon die Angabe der voraussichtlichen Ankunftszeit am Zielort ist für die Anwender des ITGS im Alltag ein wesentlicher Nutzen.
In Deutschland installierte ab April 1998 die Düsseldorfer Gesellschaft für Verkehrsdaten (DDG) im Rahmen des „Dynamischen Auto-Pilot-Systems (Dynaps)“ bundesweit an allen Autobahnen Sensoren, die den Verkehrsfluss messen und bei entsprechend langsam fahrenden Fahrzeugen eine Stau-Botschaft über das Mobilfunknetz an eine Verkehrsleitzentrale senden. Dort werden Meldungen entsprechend aufbereitet und ebenfalls über das Mobilfunknetz an ein Gerät im Fahrzeug die erforderlichen Informationen weitergegeben. Im Auto selbst wird daraufhin die beste Route berechnet. Neben einer Sprachausgabe wird dem Fahrer auch mittels eines Displays die Fahrtempfehlung mitgeteilt. Für die nötige Positionsbestimmung sorgt ein GPS-Satelliten-Empfänger (Global Positioning System) zusammen mit einer digitalen Straßenkarte.
Auch die Sicherheit im Auto wird durch digitale Intelligenz in Telematikanwendungen unterstützt. Die meisten Systeme wie Tele-Aid basieren auf der Verknüpfung von Mobiltelefonanlagen im Auto mit GPS sowie verkehrs- und standortbezogenen Informationsdiensten. Auf dieser Basis hat etwa DaimlerChrysler in seiner S-Klasse ein System für die Unfallhilfe entwickelt, das an die Crash-Sensoren des Airbags gekoppelt ist. Sobald diese einen Unfall erkennen, wird eine codierte Nachricht an die nächste Notrufzentrale gesendet. Die Nachricht übermittelt die Zeit, das Autokennzeichen, den Kfz-Typ und genauen Standort. Automatisch werden Rettungsdienste alarmiert. „Diese Lösung verspricht einen wesentlichen Vorteil – sogar beim schweren Unfall mit einem bewusstlosen oder bewegungsunfähigen Fahrer lassen sich Rettungsdienste in kürzester Zeit an den Unfallort dirigieren. Alternativ kann der Fahrer selbst aktiv werden und Hilfe über die Ruftaste anfordern. Studien der TU München und der Polizei Stuttgart zeigen, dass so lebenskritische Unfallmeldezeiten um rund ein Drittel verkürzt werden“, betont Bernhard Läpke, Europa-Chef des Bereiches Integrierte Elektroniksysteme von Motorola. Motorola ist Technologielieferant im Bereich Telematik für die Autohersteller DaimlerChrysler, Opel und Renault.

Der Verkehrs-Stau bewegt sich gegen die Fahrtrichtung

Aber warum stationäre Sensoren verwenden, wenn doch jede Straße ständig von mehr oder weniger vielen Fahrzeugen befahren wird? Warum kann nicht ein vorausfahrendes Fahrzeug auf einer Straße signalisieren, dass es vor zehn Minuten in einen Stau gefahren ist und immer noch dort steht? „Wenn jedes Fahrzeug mit einem Sender ausgestattet ist, der über die Verkehrslage vor Ort an eine Zentrale berichtet, können alle folgenden Fahrzeuge von diesem Lagebericht profitieren. Dies ist die Idee hinter FCD, das für Floating Car Data steht“, erläutert Robert Schüssler, Leiter der Forschungsabteilung Verkehrstelematik bei DaimlerChrysler.
Den Quantensprung in der Qualität kann man sich leicht bildlich vorstellen, denn alles, was außerhalb der Reichweite statischer Sensoren passiert, wird nicht zur Kenntnis genommen. Es liegt auf der Hand, dass der flächendeckende Aufbau auf allen Straßen in der Stadt und über Land unbezahlbar ist. Mit FCD sind im Idealfall alle vorausfahrenden Fahrzeuge hilfreiche individuelle Lotsen, die auch einen Stau signalisieren können. Hierzu wird im Fahrzeug die genaue geografische Position über GPS oder – in ein paar Jahren – über das europäische Galileo-Satelliten-System ermittelt und die Information über die Fahrgeschwindigkeit vom elektronischen Tachometer ergänzt. Der Transport dieser Daten zum Beispiel über den Short Message Channel der Mobilfunknetze (SMS) ist heute bereits aus Tele-Aid oder Dyn-APS bekannt.
Natürlich ist der Nutzen dieser Informationen für eine aktuelle flächendeckende Kenntnis der Verkehrslage von der Zahl der mit einem solchen Sensorsystem ausgestatteten Fahrzeuge abhängig. Untersuchungen einer Daimler-Chrysler-Forschung hätten gezeigt, dass bereits bei einem Ausstattungsgrad von unter 5 % – also in jedem zwanzigsten Auto – die Aussagen selbst in Städten zuverlässig sind. „Für Autobahnen sind schon erheblich niedrigere Ausstattungsgrade ausreichend“, meint Verkehrsforscher Brunini.
Die eigentliche Herausforderung beginnt aber, wenn es um die intelligente Auswertung dieser Daten geht: Jetzt muss ein flächendeckender, aktueller Verkehrslagebericht erstellt werden, der intelligente Rückschlüsse auf die eigene Fahrt zulässt. Für die nächsten Generation von FCD-Systemen ist die Messlatte aber noch etwas höher zu legen. Die alleinige Auswertung der aktuellen Verkehrslage reicht nicht aus für das, was DaimlerChrysler in der Zukunft bieten will. Das System muss eine Prognose über die künftige Verkehrslage generieren. Dabei sind Verkehrslage und Prognose für die Autobahnen noch relativ einfach zu berechnen. Wirklich „spannend“ ist die Auswertung für Ballungsräume („City-FCD“), das heißt in dichteren Straßennetzen mit wesentlich komplexeren Abläufen.
In der Verkehrsforschung werden schon seit Jahren Prognose-Algorithmen erforscht. Der viel zitierte „Stau aus dem Nichts“ – man fährt in einen Stau und aus ihm wieder heraus, ohne die Ursache für die Verkehrsbehinderung erkannt zu haben – ist seit Jahren kein Wunder mehr. „Algorithmen erlauben heute die genaue Beschreibung und die Prognose des Verhaltens eines Staus“, erläutert DaimlerChrysler-Forscher Brunini. Charakteristisch für einen Stau sei, dass er sich wie ein Falschfahrer entgegen der Fahrtrichtung bewege. Mittlerweile ist auch der zähflüssige Verkehr für die Forscher mathematisch beschreibbar und somit für Prognosen einsetzbar.
Auf der Basis aktuell gemessener Verkehrsdaten ermöglicht das von Daimler-Chrysler entwickelte Verfahren „Foto“ (Forecasting of Traffic Objects) eine Verfolgung und Prognose sowohl von rückwärts laufenden Staus als auch von zähfliessendem Verkehr, die sich als Verkehrsstörungen in einem Autobahnnetz auswirken. Charakteristische Eigenschaften der verkehrlichen Objekte, die auf der Basis von experimentellen Untersuchungen in den letzten Jahren analysiert und verstanden wurden, werden geschickt in einige Gleichungen umgesetzt. ACHIM SCHARF

Von Achim Scharf
Von Achim Scharf

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