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Aus der Wissenschaft

Selbstfahrende Autos: Wirkungsvolle Lösung für den innerstädtischen Verkehr?

Mit dieser Frage beschäftigen sich die Forscher Carlo Ratti und Assaf Biderman vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in der Zeitschrift "Spektrum der Wissenschaft". Sie zeichnen ein Bild des städtischen Autoverkehrs, das durch selbstfahrende – autonome – Fahrzeuge beherrscht wird. Die Fahrzeuge kommunizieren miteinander sowie mit der Straßeninfrastruktur. Ampeln sind überflüssig, stattdessen regelt ein Verkehrsmanagementsystem (kurz: Kreuzungsmanager) den Verkehrsfluss an der Kreuzung. Sobald sich ein Auto der Kreuzung nähert, sendet es per WLAN einen Antrag auf Durchfahrt mit genauer Angabe der Sendezeit und des Fahrziels. Der Kreuzungsmanager weist dem Fahrzeug ein Zeitintervall zu, innerhalb dessen es die Kreuzung passieren darf.

Gemäß der Beschreibung von Ratti und Biderman fasst der Kreuzungsmanager alle Fahrzeuge, die ungefähr gleichzeitig eintreffen, zu einer Gruppe zusammen. Aber anders als beim Ampelsystem lässt er sie nicht unbedingt der Reihe nach passieren. Sondern die Autos werden so über die Kreuzung geleitet, dass die Summe der Wartezeiten möglichst gering ist. Damit können im Vergleich zur Ampelregelung etwa doppelt so viele Autos pro Zeiteinheit die Kreuzung überqueren. Bei Fahrzeugen mit herkömmlichem Antrieb könnten auf diese Weise der Treibstoffverbrauch und die Emissionen von Treibhausgasen sowie Luftschadstoffen verringert werden. Weniger verstopfte Straßen und Staus würden das Bild der Stadt prägen. Auch Fußgänger und Radfahrer seien den Forschern zufolge in ein solches System integrierbar.

Mobilität spielt eine wesentliche Rolle für die Entwicklung moderner Industrie- und Dienstleistungsgesellschaften, nach gegenwärtigen Prognosen wird der Transportbedarf künftig weiterhin erheblich steigen. Aufgrund der verkehrsbedingten Auswirkungen auf Klima, Umwelt und Gesundheit sind Strategien und Verkehrskonzepte von zentraler Bedeutung, mit denen der Mobilitätsbedarf so gedeckt werden kann, dass er mit den Anforderungen an eine nachhaltige, auf Dauer tragfähige Entwicklung vereinbar ist.

Intelligent eingesetzt, könnten autonome Autos zahlreiche Probleme des innerstädtischen Verkehrs lösen, wie Ratti und Biderman bekräftigen. Die beiden Wissenschaftler gehen davon aus, dass neue Informations- und Kommunikationstechnologien sowie künstliche Intelligenz den öffentlichen Verkehr und den Individualverkehr grundlegend verändern werden. Bereits heute arbeiten zahlreiche Firmen an hochentwickelten Sensoren, die alle wichtigen Informationen aus der Umgebung aufnehmen. Derartige Sensoren und ein eingebautes System mit künstlicher Intelligenz könnten künftig ein vollständig autonomes Fahrzeug bilden.

Doch was bedeutet nun intelligenter Einsatz autonomer Autos? Wenn ein und dasselbe Auto nach dem Prinzip des Car-Sharings über den Tag hinweg viele Menschen nacheinander befördert, würde eine Stadt mit einem Bruchteil der heute vorhandenen Autos auskommen. Nach Schätzungen könnte jedes auf diese Weise genutzte Auto 9 bis 13 Privatfahrzeuge ersetzen. Gemäß einer Studie des MIT wäre der Mobilitätsbedarf einer Stadt wie Singapur mit 30 Prozent der heute vorhandenen Fahrzeuge zu decken.

Noch umweltfreundlicher und effizienter wäre die Nutzung des Autos durch mehrere Personen pro Fahrt. Autonome Autos würden diesem Konzept einen zusätzlichen Schub geben. Denn sie könnten problemlos eine online vereinbarte Route mit vielen Abhol- und Absetzpunkten realisieren. Ratti und Biderman simulierten das beschriebene Konzept anhand von 170 Millionen Fahrten, die 13.500 Taxis in New York durchgeführt hatten. Bei dieser Modellierung wurde mehreren Kunden mit annähernd derselben Fahrstrecke und Fahrzeit ein Gemeinschaftstaxi zugewiesen. Das Ergebnis der Simulation verdeutlicht ein hohes Einsparpotenzial: Die Anzahl der benötigten Fahrzeuge wäre damit um 40 Prozent reduziert – bei nur geringer Fahrzeitverlängerung für die einzelnen Passagiere. Weitere Untersuchungen dieser Art in Städten wie San Francisco, Wien und Singapur führten zu vergleichbaren Ergebnissen. Ratti und Biderman äußern in ihrem Beitrag, dass mit dem Einsatz autonomer Fahrzeuge, mit intelligenten Verkehrsmanagementsystemen, Car-Sharing und Mehrfachbesetzung unter Umständen nur ein Fünftel der heute genutzten Fahrzeuge nötig wäre.

Um derartige Konzepte voll ausschöpfen zu können, bedarf es jedoch umfangreicher Voraussetzungen. Dazu zählt beispielsweise eine Koordinierung des Marktes. Denn heutige Car-Sharing-Firmen betreiben eigenständige Plattformen, die untereinander keine Informationen austauschen. Kundinnen und Kunden verschiedener Firmen können somit nicht ein Fahrzeug gemeinsam nutzen. Auch kann die Zahl der Fahrzeuge nur merklich sinken, wenn sich das Verhältnis zwischen öffentlichen Verkehrsmitteln und Individualverkehr nicht zugunsten der Autos verschiebt und deren Verkehrsleistung ansteigt.

Ein weiteres Problem, auf das die Wissenschaftler verweisen, ist die Anfälligkeit komplexer Systeme wie eines intelligenten Verkehrsmanagements, beispielsweise gegenüber Computerviren und Hacker-Angriffen. Es müssen Vorkehrungen getroffen werden, damit nicht ganze Teile des Straßenverkehrs durch Eingriffe von außen lahmgelegt oder gar Unfälle provoziert werden.

Dennoch bietet jede Reduzierung der Fahrzeuganzahl große Vorteile: Solange Verbrennungsmotoren im Einsatz sind, wird der Ausstoß von klimawirksamen Gasen und Luftschadstoffen verringert, der Flächenverbrauch durch Parkplätze geht zurück und der Aufwand für den Bau und die Instandhaltung von Straßen sinkt. Gerade beim Klimaschutz ist der Verkehrssektor besonders gefragt: Knapp 20 Prozent der Treibhausgasemissionen von Deutschland stammen aus dem Verkehr. Um die nationalen Klimaschutzziele zu erreichen, muss der Verkehr künftig einen deutlichen Beitrag zur Reduktion der Treibhausgase leisten.

Richtig eingesetzt, können autonome Fahrzeuge und intelligentes Verkehrsmanagement offenkundig entscheidende Vorteile für den Schutz von Umwelt und Klima bringen.

Quelle

Ratti, C., Biderman, A., 2017: Wie werden autonome Autos die Städte verändern?
Spektrum der Wissenschaft 12, Seite 78 bis 83