Hübner, M.; Schnieder, E.:
Modellierung kooperativen Straßenverkehrs mit Petrinetzen.
46. Regelungstechnisches Kolloquium in Boppard, Boppard, Deutschland, März 2012.
Dieser Beitrag behandelt die Konzeption eines zukünftigen Straßenverkehrs auf Basis von fahrzeuglokalen Entscheidungmechanismen und Fahrzeug- Fahrzeug-Kommunikation. Derzeitiger Straßenverkehr zeichnet sich durch unterschiedliches und deviantes Fahrzeug- bzw. Fahrerverhalten aus, dessen Konsequenz Phänomene wie Staus und das Auftreten von Unfällen sind. Die Homogenisierung des Fahrzeugverhaltens soll lt. [1] eine Abhilfe dagegen darstellen und durch autonom fahrende Fahrzeuge, die untereinander kommunizieren können, realisiert werden [2]. Das Ziel ist der Entwurf einer fahrzeuglokalen homogenen Regelbasis, die ein spezifiziertes Verkehrsverhalten realisiert. Zu diesem Zweck wird der Straßenverkehr als ein Objektsystem, nach [6], auf Basis von Petrinetzen mit zwei Ebenen modelliert: die Straßennetzebene, das globale Verhalten einer Fahrzeuggruppe abbildend und die Formationsnetzebene, die Interaktionen zwischen Fahrzeugen abbildend. Durch Kombination von Straßen- und Formationsnetzen werden verschiedene Verkehrssituationen generiert. Mit den jeweils assoziierten Formationsnetzen wird eine Erreichbarkeitsanalyse durchgeführt. In jedem Erreichbarkeitsgraphen werden anschließend Zielzustände identifiziert und ein Pfad zu diesen ermittelt, der ein definiertes Gütemaß minimiert und konsekutiven Interaktionen der Fahrzeuge entspricht. Mittels der Analyse fahrzeuglokaler Umgebungsparameter werden die jeweiligen Aktionen der Fahrzeuge zu einer fahrzeuglokalen Regelbasis kombiniert[4]. Zwecks Koordination zwischen den Fahrzeugen wird auf dieser Basis ein Kommunikationsprotokoll definiert, das um Konsensalgorithmen ergänzt wird, welche die Stabilisierung der Formationen sicherstellen. Resultat ist eine Regelbasis und ein Kommunikationsprotokoll, das ein Verkehrsverhalten erzeugt, welches die Straßenkapazität bestmöglich ausnutzt und Unfälle inhärent vermeidet [3]. Ein Rahmenwerk ermöglicht neben der Unterstützung bei dem Entwurf der Regelbasis auch die fahrphysiknahe Simulation des resultierenden Verkehrsverhaltens einer Fahrzeuggruppe auf begrenzten Fahrbahnabschnitten.