Simulation und Management von fahrstreifenfreiem Verkehr der Zukunft

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Klaus Bogenberger
• Fachliche Zuordnung: Verkehrs- und Transportsysteme, Intelligenter und automatisierter Verkehr
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457321189

Verkehrsstaus sind ein weit verbreitetes Phänomen, das viele Aspekte der Lebensqualität substantiell beeinträchtigt. Ein Ausbau der Straßeninfrastruktur als Lösungsansatz ist dabei immer weniger realisierbar. Eine effizientere Nutzung der bestehenden Straßeninfrastruktur kann hingegen zu einer Verringerung von Staus und Emissionen, sowie zu einer erhöhten Verkehrssicherheit führen. Neue Kommunikations- und Automatisierungstechnologien für Fahrzeuge und Infrastruktur in Verbindung mit innovativen Managementkonzepten könnten dazu genutzt werden, um den Nutzungsgrad der vorhandenen Straßenkapazitäten sowohl in Autobahn- als auch in städtischen Netzen zu maximieren. In diesem Projekt wird eine innovative Idee für den automatisierten und vernetzten Verkehr weiterentwickelt: Dieses neue Konzept hinterfragt die Notwendigkeit fester Fahrstreifen, eines der fundamentalsten Elemente der bestehenden Verkehrsinfrastruktur. Diese dienen menschlichen Fahrzeuglenkern zur Orientierung und erhöhen im heutigen Verkehr sowohl Verkehrssicherheit als auch -effizienz. Ihre Notwendigkeit in Zeiten eines vollständig vernetzten und automatisierten Verkehrssystems kann jedoch in Frage gestellt werden. Durch die Entfernung fester Fahrstreifen kann die volle Straßenbreite dynamisch genutzt werden. Um den dann zweidimensionalen Verkehr zu optimieren, werden völlig neue Fahrstrategien nötig, die gleichzeitig die Anwendung neuer Managementstrategien ermöglichen. Eine dieser Strategien ist das sogenannte "Nudging", wobei Fahrzeuge mit höherer Wunschgeschwindigkeit per Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation den flussabwärts fahrenden Fahrzeugen entsprechende Signale sende, damit sie Vorrang erhalten. Das Signal entspricht einer virtuellen Durchsetzungskraft, dessen Stärke zentral auf Basis von fahrzeug- oder verkehrsbezogenen Faktoren, zum Beispiel Bepreisungsstrategien oder Fahrzeugbesetzungsgraden, bestimmt werden kann. Somit könnten sowohl die Effizienz des Verkehrsablaufs als auch die Umsetzung verkehrspolitischer Ziele verbessert werden. Darüber hinaus verteilen sich die Fahrzeuge gleichmäßiger über die gesamte Straßenbreite, sodass Infrastrukturschäden und Instandhaltungskosten reduziert werden. Eine weitere Strategie ist das sogenannte "Flocking", welches das aus dem konventionellen Verkehr bekannte Konzept der Pulkbildung auf die gesamte Straßenbreite erweitert. Im Rahmen des Projekts werden wir einen Modellierungsrahmen entwickeln, der es uns ermöglicht, Verkehrsmanagementstrategien für den fahrstreifenfreien Verkehr zu entwerfen und zu testen. Dabei konzentrieren wir uns insbesondere auf die folgenden Schritte: (i) Entwicklung eines Modells für den fahrstreifenfreien Verkehr, (ii) Implementierung des Modells in eine bestehende Simulationsumgebung, und (iii) Entwicklung und Analyse von neuen Verkehrsmanagementstrategien für Autobahn- und urbanen Verkehr.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen