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Projekt Travolution: Kommunikation zwischen Ampeln und Autos senkt Emissionen

Das Gesamtsystem Straßenverkehr im Visier: Im Projekt Travolution konzipieren Audi-Ingenieure ein Verfahren für den Dialog von Automobilen und Ampelanlagen. Auf diese Weise lassen sich Haltezeiten, Beschleunigungsphasen und damit den Kraftstoffverbrauch reduzieren. Außerdem macht diese Vernetzung macht den Straßenverkehr flüssiger und senkt damit die CO2-Emissionen.

Audi hat das Projekt Travolution bereits im Jahr 2006 gestartet. In einem ersten Arbeitsschritt erforschten das Unternehmen und seine Kooperationspartner einen neuen, adaptiven Berechnungs-Algorithmus für die Steuerung von Ampelanlagen in Ingolstadt. Bereits bei der Umsetzung dieser ersten Stufe sei der Kraftstoffverbrauch, teilte der Automobilhersteller mit, durch verringerte Haltezeiten an Ampeln um 17 Prozent zurück.

Laut OEM sieht der Ist-Zustand momentan folgendermaßen aus: Wenn ein Pkw an einer roten Ampel stoppt, verbraucht er beim anschließenden Beschleunigen etwa 0,02 Liter Kraftstoff, entsprechend rund fünf Gramm CO2-Austoß. Im Stadtverkehr, der in Deutschland durch etwa 60.000 Ampelanlagen geregelt wird, produzieren die 50 Millionen Pkw dabei im Jahr etwa 15 Millionen Tonnen CO2, zirka 20 Prozent ihrer gesamten CO2-Emission. Diese Emissionen lassen sich senken, wenn Ampeln mit Fahrzeugen Kontakt aufnehmen. Genau dieses Ziel strebt Audi mit dem Projekt an.

Mithilfe der Ampel-Fahrzeug-Kommunikation betrage die Einsparung in Summe etwa 700.000 Liter Benzin und Diesel pro Jahr, benennt das Unternehmen Zahlen. Dieses Ergebnis beruht auf einem neuen, adaptiven Berechnungs-Algorithmus, der die Ampelanlagen in Ingolstadt steuert. Entwickelt hat ihn Audi gemeinsam mit Kooperationspartnern aus Hochschulen und Wirtschaft. Dazu zählen die Stadt Ingolstadt, die Scheidt & Bachmann GmbH, TaxiFunk Ingolstadt, der ADAC, die GEVAS software GmbH, die Technische Universität München, die Hochschule Ingolstadt sowie die Friedrich- Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Durch Weiterentwicklungen werden Ampelanlagen nun in die Lage versetzt, mit Fahrzeugen direkt zu kommunizieren. Dies erfolgt über W-LAN und UMTS und ist derzeit mit 15 Testfahrzeugen und 25 Ampelanlagen im realen Straßenverkehr der Donaustadt möglich. Weitere 27 Ampeln sind noch in Vorbereitung.

Bei der Kommunikation zwischen Ampeln und Autos hat der Automobilhersteller zwei Technologien entwickelt. Zehn Ampelanlagen funken ihre Signale via W-Lan in die unmittelbare Umgebung, die restlichen 15 Ampelanlagen senden sie auf einen in der Stadtmitte platzierten Server. Für die Datenübertragung zum Server dienen die bereits vorhandenen Erdkabel. Die Fahrzeuge holen sich die Informationen dagegen über UMTS. 15 Versuchsfahrzeuge - 13 Audi A4 allroad quattro und zwei Q5 - empfangen die Daten über ein Modul samt W-Lan-Antenne sowie über eine UMTS-Datenschnittstelle. Jede Ampelanlage versendet permanent ein Paket mit Standard-Informationen. Darin beschreibt sie ihren Aufbau, liefert einen Statusbericht über die Farbe der einzelnen Lichter für die jeweilige Fahrtrichtung und beschreibt, wie sich aller Voraussicht nach in naher Zukunft die Lichter verändern werden. Aus diesen Informationen errechnet das Steuergerät im Testfahrzeug das sparsame Verhalten für den Fahrer.

Die gesendeten Daten der Ampelanlagen erscheinen graphisch aufbereitet im Display des Fahrerinformationssystems. Sie informieren den Fahrer beispielsweise darüber, welche Geschwindigkeit er einhalten muss, um an der nächsten Ampel grünes Licht zu haben. Die Geschwindigkeitsregelung für bestmöglichen Verkehrsfluss kann der Fahrer dabei komfortabel über die Temporegelung Adaptive Cruise Control (ACC) an das Steuergerät im Fahrzeug delegieren. Zeigt die Ampel rot, unterrichtet sie den wartenden Fahrer über den Bordcomputer, wann sie wieder auf Grün schalten wird. Fährt der Fahrer auf eine gelbe oder rote Ampel zu, erhält er über ein optisch-akustisches Signal oder über einen kurzen Bremsruck einen Hinweis. Mit einem derart vernetzten Automobil verringert der Fahrer seine Haltezeiten und senkt seinen Kraftstoffverbrauch um 0,02 Liter pro vermiedenem Ampelstopp und anschließender Beschleunigung.

Der Assistent zur Vermeidung von Rotlicht-Verstößen integriert noch eine weitere Funktion: Er warnt einen Fahrer, der versucht, in eine Kreuzung einzufahren, wenn die Ampel schon Gelb oder Rot zeigt oder umschaltet, während er die Haltelinie überquert. Der Automobilhersteller hat dieses Feature vor dem Hintergrund entwickelt, dass die Behörden jedes Jahr in Deutschland fast 300.000 Rotlichtverstöße registrieren. Durch derartige Verstöße kommt es zu etwa 7500 Unfällen mit verletzten Personen und zu etwa 100 tödlichen, bei denen meist Fußgänger die Opfer sind. Wie beim Audi Braking Guard, von dem diese Funktion abgeleitet ist, erfolgt die Rotlicht-Warnung je nach Situation in zwei Stufen. Stufe eins ist eine rote Leuchte im Fahrerinformationssystem, kombiniert mit einem Warnton. Auf Stufe zwei folgt ein kurzer Warnruck, das System verzögert das Auto leicht, um den Fahrer dazu zu bringen, selbst auf die Bremse zu treten. Bei aller vernetzten Intelligenz im Projekt travolution wird es auch künftig, etwa im Berufsverkehr, nicht möglich sein, immer auf der dynamischen grünen Welle zu fahren. Wenn der Testwagen an der Ampel steht, zeigt das FIS-Display die verbleibende Dauer des Rotlichts in Sekunden an. Das beruhigt den Fahrer, macht moderne Start-Stop-Systeme effizienter und erhöht zugleich die Aufmerksamkeit dafür, bei Grün zügig loszufahren. Heute geschieht das in vielen Fällen nicht. Ein Fahrer, der bei Grün stehen bleibt, sorgt im eng getakteten Kolonnenverkehr häufig für massive Stockungen und Verärgerung bei den anderen Verkehrsteilnehmern.

Fahrzeuge können Staus melden und sie können gemeinsam ein Gesamtbild der Verkehrslage in einer Stadt generieren. Im Projekt erreicht man dies durch Erfahrungsdaten, Taxi-Floating Car Data (Taxi-FCD) und Informationen des ADAC, die sich das Fahrzeug aktiv per UMTS von einem Server holen kann. Das Projekt integriert zwei weitere komfortable Dienstleistungen, das Online-Bezahlen an der Tankstelle und im Parkhaus. Die einzelnen Schritte werden in beiden Fällen im MMI-Bordmonitor visualisiert, dort sieht der Fahrer auch, wie viele Parkplätze noch frei sind. Das Auto meldet sich per W-Lan an der Zapfsäule beziehungsweise der Schranke an. Die Kredit- oder die Kundenkarte des Fahrers ist im System hinterlegt. Der Fahrer bestätigt die Bezahlung über das MMI und nach dem Tanken oder Parken wird die fällige Summe abgebucht.

Hinter dem Projekt verbirgt sich laut OEM großes Potenzial: Komme die neue Technologie in Deutschland flächendeckend zum Einsatz, ließen sich damit rund zwei Millionen Tonnen CO2 im Jahr einsparen. Das entspräche einer Verringerung des Kfz-bedingten CO2-Ausstoßes im Stadtverkehr von etwa 15 Prozent und einem Äquivalent von rund 900 Millionen Litern Benzin im Jahr.
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