Page - (000327) - in Autonomes Fahren - Technische, rechtliche und gesellschaftliche Aspekte

Steuerung und Management in einem Verkehrssystem mit autonomen Fahrzeugen316 Im Folgenden liegt der Fokus auf dem Prozess des Fahrzeugfolgens, welches den wich- tigsten, aber nicht den einzigen relevanten Prozess darstellt, der darüber bestimmt, wie sich der Verkehrsablauf auf Straßen entwickelt. Jedes Fahrzeug wird dabei beschrieben durch seine Position x t( ), die von der Zeit t ab- hängt und in Bezug auf eine Referenz (z. B. Anfang des aktuellen Straßenabschnitts) defi- niert ist, durch seine Geschwindigkeit v t( ) und seine Beschleunigung a t( ) (s. Abb. 15.1). Bei Mehrspurverkehr kommt noch die Spur hinzu, auf der das Fahrzeug sich befindet, oder die sogenannte Lateralkoordinate, also der Abstand des Fahrzeugs vom Fahrbahnrand. Genau genommen müsste auch noch eine Indizierung jedes Fahrzeugs eingeführt werden, was im Folgenden durch die Beschreibung des vorausfahrenden Fahrzeugs mit großen Buchstaben X t V t A t( ) ( ) ( ) umgangen wird. Mit den zusätzlichen Variablen Abstand g t X t x t( )= ( )− ( )− und Geschwindigkeitsdifferenz Δv t( ) (s. Abb. 15.1) kann dann die Reaktion des Folgefahrzeugs definiert werden als die Beschleunigung, die das Fahrzeug in einer gegebenen Situation appliziert: a d dt v v f v g v= = = ( ) , ,Δ (15.1) Diese abstrakte Gleichung (15.1) ließe sich noch weiter abstrahieren, z. B. fehlt hier ein Modell für Fahrerfehler und für Fluktuationen ebenso wie die Modellierung einer Reakti- onszeit. Ein entsprechendes Fehlermodell wird im Abschn. 15.3 vorgestellt, die Reaktions- zeit bleibt ganz außen vor, weil sie ein enorm schwieriges Konstrukt ist: In Messdaten zeigt sich zwar sehr oft, dass die Beschleunigung eines Folgefahrzeugs rund zwei Sekunden der Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs hinterherhinkt, es gibt aber auch Fälle, in denen das Folgefahrzeug rund eine Sekunde vor dem Führungsfahrzeug zu bremsen be- ginnt – z. B. bei der Annäherung an eine Lichtsignalanlage (Ampel). Im Folgenden soll die abstrakte Gleichung (15.1) genauer spezifiziert werden. Beispielsweise ist es eine wichtige Frage für die folgenden Betrachtungen, wie genau ein autonomes Fahrzeug sich bewegt. Überraschenderweise funktionieren viele der aktuellen adaptiven Abstandsregler und auch veröffentlichte Steuerungsalgorithmen für automatische Fahrzeuge [9], [10], [11] als line- arer Regler: v g g v v= − ( )( )+α β* Δ (15.2) Abb. 15.1 Visualisierung der verwendeten dynamischen Größen anhand eines SUMO [17]-Screen- shots. Fahrtrichtung ist von rechts nach links X t V t( ) ( ) g t v t( ) ( ),Δ x t v t( ) ( )