Page - (000335) - in Autonomes Fahren - Technische, rechtliche und gesellschaftliche Aspekte

Steuerung und Management in einem Verkehrssystem mit autonomen Fahrzeugen324 15.5 Adaptive Lichtsignalanlage In Abschn. 15.4 wurde eine Lichtsignalanlage betrachtet, die in Festzeitsteuerung läuft. Viele moderne Anlagen laufen allerdings mit einer adaptiven Steuerung. Das bedeutet, dass die LSA versucht, ihre Freigabezeiten nach der aktuellen Nachfrage einzurichten. Bei kleiner Nachfrage resultieren daraus kurze Freigabezeiten, bei großer Nachfrage reagiert die Anlage mit langen Freigabezeiten. Die Details sind etwas komplizierter, weil die Ver- lustzeit als Funktion der Nachfrage betrachtet ein Minimum bei einer bestimmten optima- len Umlaufzeit hat. Eine adaptive Anlage ist in der Lage, sich die optimale Umlaufzeit selbst auszusuchen, darüber hinaus nutzt sie auf sehr geschickte Weise die Schwankungen aus, die in einem Verkehrsstrom vorkommen. Auch in diesem Fall soll untersucht werden, wie eine solche adaptive Anlage mit einem Gemisch aus autonomen und normalen Fahrzeugen umgeht. Zu diesem Zweck wurde die Simulation einer zweiarmigen Kreuzung aufgesetzt, die mit einem adaptiven Verfahren gesteuert wird [25]. Die beiden Arme sind 600 m lang, gemessen wird wieder die Ver- lustzeit pro Fahrzeug an dieser Kreuzung. Im Unterschied zu Abschn. 15.4 wurde jetzt aber eine Nachfrage gewählt, die von der Zeit abhängt und damit eine typische Spitzen- stundengruppe nachbildet, bei der zur Zeit des Nachfragemaximums die Anlage trotz ihrer Adaptivität gesättigt ist. Die hier gewählte Nachfragefunktion lautet: q t q q t T ( )= + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟0 1sin π , wobei q0 eine Grundlast ist, q1 die Amplitude der Nachfrageschwankung und T die gesam- te Zeitdauer der Simulation. Beide Arme werden mit der gleichen Nachfrage belastet, was einen relativ ungünstigen Fall darstellt. Neben den Verlustzeiten sind in diesem Fall vor allem die Freigabezeiten von Interesse. Da die Anlage diese Zeiten der Nachfrage anpasst, schwanken diese innerhalb typischer Grenzen. In vielen Ländern kann die Freigabezeit nicht beliebig schwanken: So kann die Freigabezeit bei einer normalen Lichtsignalanlage nicht unter 5 s sinken, und in den fol- genden Simulationen ist die maximale Freigabezeit auf 40 s gesetzt. Eine solche Simulation ist auch ein interessanter Fall bei der Auswertung der Simula- tionsdaten. Eine einzelne Simulation einer solchen Spitzenstunde weist starke Schwankungen sowohl bei den Verlustzeiten als auch bei den Freigabe- und Umlaufzeiten auf. Zwar wurden die Verlustzeiten jeweils über einen Umlauf der Anlage gemittelt, das reicht aber nicht, weil diese Umläufe selbst eine stochastische Größe sind, deren Mittelwert und Statistik sich erst aus genügend häufigen Wiederholungen desselben Szenarios, aber mit leicht verschiedenen Details ergibt – ganz so wie in der Realität, wenn aufeinanderfolgende Tage betrachtet werden. Um zu statistisch validen Ergebnissen zu kommen, wurde in diesem Fall die Spitzenstunde 50-mal wiederholt. Jeweils in Fünf-Minuten-Intervallen wurden die Mittelwerte der Verlust- zeiten über den letzten Umlauf und die dazu gehörende, von der Anlage eingestellte Freigabe- zeit gesammelt. Aus diesen Daten setzen sich dann die Er gebnisse in Abb. 15.7 zusammen.