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Alt 27.11.2002, 21:48     #1
Hermann   Hermann ist offline
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Fuzzy-Logik und ACCEZZ sagen dem Stau den Kampf an - 14.04.2002

Mit der Ferienzeit beginnt auch wieder die Stausaison auf Deutschlands Straßen: Jährlich werden nach Erkenntnissen der BMW Verkehrsforschung mehr als 100 Milliarden EUR an Staukosten allein im Bundesgebiet verursacht. Intelligente Verkehrssteuerung kann hier Abhilfe schaffen.

Prämierte Waffe gegen den Stau

Auf den Prinzipien der "Fuzzy-Logik" basiert eine Steuerungssystematik für Verkehrsleitsysteme, die der BMW Verkehrsforscher Dr. Klaus Bogenberger entwickelt hat. Fuzzy-Logik bezeichnet eine Rechenmethode, bei der im Gegensatz zur klassischen, scharfen Logik ein Wert nicht nur ja oder nein sein kann. Vielmehr arbeitet die Fuzzy-Logik mit Begriffen aus der menschlichen Sprache und kennt Werte, die "teils-teils" sein können. Das Steuerungssystem nutzt diese Methode und hat das Potenzial, zahlreiche Verkehrsprobleme zu lindern. Im Einsatz gegen den Stau hat es in Simulationen seine Fähigkeiten bereits unter Beweis gestellt. Klaus Bogenberger wurde für diese Entwicklung mit dem diesjährigen Förderpreis der Stiftung Heureka ausgezeichnet.

Die von Klaus Bogenberger entwickelte "Adaptive and Coordinated Control of Entrance Ramps with Fuzzy Logic" (ACCEZZ) eröffnet effektive, neue Möglichkeiten bei der Stauvermeidung. Das Kürzel ACCEZZ nimmt ein Wortspiel mit Access (engl. Zugang) auf. Ansatzpunkt des Systems sind die neuralgischen Punkte des Autobahnnetzes: Die Zufahrten. Das Zusammen-treffen der beiden Verkehrsströme von Hauptstrecke und Auffahrt kann zu Turbulenzen führen, welche die Kapazität des Systems Autobahn drastisch verringern. Das Ergebnis ist ein immer langsamer werdender Verkehrsfluss, der schließlich zum Stillstand kommt - der Stau ist da.

Eine Lösung ist das "ramp metering". Hierbei dient eine Ampel als "Pförtner": Sie begrenzt die Zahl der zufahrenden Autos auf ein verträgliches Maß. Die größte Herausforderung bei der Konzipierung solcher Anlagen ist die Gestaltung der passenden Steuerungsmechanismen. Deren Aufgabe besteht darin, den Zufluss so zu dosieren, dass die beiden Verkehrsströme sich optimal verschränken und in einen gleichmäßigen Strom übergehen können.

Der Vorteil der unscharfen Logik

Der von Klaus Bogenberger vorgestellte neue Ansatz zur Steuerung von ramp metering-Anlagen basiert auf sogenannten "soft-computing"-Methoden. Die Lichtsignalanlage wird dabei durch einen Fuzzy-Regler gesteuert. In einem ersten Schritt werden Messwerte, die an der Straße genommen werden, "fuzzifiziert", d.h. sie erhalten Werte aus der menschlichen Sprache wie "niedrig", "mittel" oder "hoch". Aufgrund einer Regelbasis mit Wenn-dann-Regeln werden die Werte in Steuerungswerte umgewandelt. Am Ende steht die "Defuzzifizierung", bei der die Unschärfe wieder auf einen einzelnen Wert reduziert wird, der die Länge eines Ampelintervalls steuert.

Survival of the Fittest

Ein zentraler Aspekt der Arbeit von Klaus Bogenberger ist die Verbesserung der Algorithmen. Genau wie bei der natürlichen Evolution werden verschiedene Lösungen den Prinzipien der Auswahl und Veränderung unterworfen, um in einem fortdauernden Prozess nicht nur das "survival of the fittest" sicherzustellen, sondern auch die Weitergabe von positiven Eigenschaften an die nächste "Generation". Dieser selbstregulierende Ansatz ist auf das gesamte Straßennetz, also auch staugefährdeten Strecken anwendbar.

Anlass für die Auszeichnung mit dem Förderpreis der Stiftung Heureka war Dr. Bogenbergers Dissertation, in der er sein neues Konzept entwickelte. Die gemeinnützige Stiftung (www.stiftung-heureka.de) hat sich der Förderung der nachhaltigen Entwicklung des Verkehrs verschrieben. Initiatoren der alle drei Jahre stattfindenden Heureka-Konferenz sind die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) und der Verband deutscher Verkehrsunternehmen (VDV). Insgesamt hatten sich 90 Projekte um den Förderpreis 2002 beworben und ihre Arbeiten eingesandt.

Von der Simulation zur Praxis

In einer simulativen Bewertung konnte ACCEZZ seine Leistungsfähigkeit eindrucksvoll unter Beweis stellen. In einer Simulation eines staureichen Freitag Nachmittages auf der A9 konnte gezeigt werden, dass durch die Dosierung von nur drei Auffahrten mit ACCEZZ eine enorme Verbesserung der Verkehrsverhältnisse erzielt werden kann. Sowohl die zeitliche als auch die räumliche Ausdehnung der Staus konnte drastisch reduziert werden. Durch die intelligente Dosierung konnte die Gesamtreisezeit um bis zu 24 Prozent verringert werden. Die maximalen Wartezeiten an den dosierten Zufahrten betrugen dabei nur etwas über 2 Minuten.

Nach diesen eindrucksvollen Ergebnissen folgt auch ein praktischer Test: Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Leitprojektes MOBINET werden verschiedene ACCEZZ-Versionen im Herbst 2002 zum Einsatz kommen. Am Mittleren Ring im Bereich des Olympiaknotenpunktes können die Algorithmen dann zeigen, dass die Evolution nicht nur die Fähigkeit hervorbringt, Verkehr zu erzeugen, sondern auch das Know-how, ihn flüssiger zu machen.

Vision "Staufreies Fahren"

Die BMW Group forscht bereits seit über zehn Jahren an Innovationen, die die vorhandenen Verkehrssysteme optimieren sollen. Erträge der Forschung sind unter anderem das Leitsystem Companion, der Internetservice parkinfo.com und die Aktivitäten im Bereich der Projekte INVENT und MOBINET. Wenn Sie mehr über diese innovativen Lösungen und die Vision vom "Staufreien Fahren" wissen wollen, finden Sie im Internet unter www.bmwgroup.com/scienceclub umfangreiche Informationen zum Thema Mobilität.
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Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist
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