Flexible Verkehrssteuerung an Straßenkreuzungen durch Verwendung agentengestützter Fahrerassistenzsysteme

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Carl Boer
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1 Flexible Verkehrssteuerung an Straßenkreuzungen durch Verwendung agentengestützter Fahrerassistenzsysteme CeBIT in Motion Telematik und Navigation Heiko Schepperle 10. März Copyright DAMAST

2 DAMAST Driver Assistance using Multi-Agent Systems in Traffic Kooperation zwischen INIT GmbH und dem Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) der Universität Karlsruhe (TH) Laufzeit: Untersuchung des Potenzials von Softwareagenten im Straßenverkehr 2

3 Ziele Bessere Organisation des Verkehrs durch Verwendung von Softwareagenten: Effizienzsteigerung Reisezeitminimierung Wartezeitminimierung Energieeinsparung Geringerer Fahrzeugverschleiß durch gleichmäßigeres Fahren Angenehmeres Fahren 3

4 Szenario Straßenkreuzungen kommen ohne Lichtsignalanlagen aus, da sich Fahrzeuge mittels agentengestützter Fahrerassistenzsysteme über die Einfahrt miteinander verständigen. 4

5 Vereinfachende Annahmen DAMAST nimmt an: Ausreichende Zuverlässigkeit der Kommunikation auf Telematikebene Ausreichende Genauigkeit der Positionsbestimmung Keine böswillige Manipulation des Systems DAMAST nimmt zunächst an: Homogene Ausstattung Keine Reaktionszeiten der Fahrer Konzentration auf das Fahrerassistenzsystem 5

6 Vorgehen Entwicklung von Mechanismen für Kreuzungsmanagement Berücksichtigung ökonomischer Aspekte Auktionsmechanismen Spieltheorie Anreizmechanismen Simulation der Mechanismen Bewertung der Mechanismen Realisierung des Kreuzungsmanagements Untersuchung der technischen Realisierbarkeit Prototypische Umsetzung auf realem Versuchsträger 6

7 Arten des Verkehrsmanagements Gesetz Selbstorganisation (freiwillig) Selbstorganisation (Markt) Verteilung Fahrverbot Fußgängerzone nur für Anwohner Staumeldungen Navigationsdienste Innenstadtmaut (z. B. Singapur, London) Lkw-Maut Beschilderung Hupe Organisation Lichtsignalanlagen Kreisverkehr Lichthupe Handzeichen? Abbiegespuren Reißverschluss- Verfahren 7

8 Marktbasierte Ansätze zur Verkehrsoptimierung Verkehrsmanagement berücksichtigt traditionell nur die aktuelle oder historische Nachfrage. Warum sollte nicht auch die individuelle Wertschätzung einzelner Fahrer berücksichtigt werden? Sowohl private, als auch geschäftliche Fahrten besitzen unterschiedlich hohe individuelle Wertschätzung. 8

9 These Marktbasierte Ansätze besitzen ein hohes Potenzial für die Verkehrsoptimierung, da sie auch die individuelle Wertschätzung einzelner Verkehrsteilnehmer berücksichtigen können. 9

10 Akteure Fahrzeuge untereinander Fahrzeuge besitzen agentenbasierte Fahrerassistenzsysteme. Kommunikation (Fahrzeug-) Agent (Fahrzeug-) Agent 10

11 Akteure Fahrzeuge und Infrastruktur Fahrzeuge besitzen agentenbasierte Fahrerassistenzsysteme. Infrastruktur kann durch agentenbasierte Verkehrssteuerungseinheiten repräsentiert werden. Kommunikation (Fahrzeug-) Agent (Infrastruktur-) Agent 11

12 Akteure Fahrzeuge und Kreuzung Fahrzeuge besitzen agentenbasierte Fahrerassistenzsysteme. Kreuzung kann durch agentenbasierte Verkehrssteuerungseinheiten repräsentiert werden. Kommunikation (Fahrzeug-) Agent (Kreuzungs-) Agent 12

13 Mögliche Ziele der Akteure (Fahrzeug-) Agent Maximiere lokalen Nutzen (kann sich für verschiedene Fahrzeuge unterscheiden) Minimiere Reisezeit Erreiche Deadline Minimiere Wartezeit Minimiere Anzahl Halte Reagiere frühzeitig (Kreuzungs-) Agent Erhöhe Effizienz der Kreuzung Garantiere Fairness oder vermeide Starvation Maximiere die Summe der Nutzen der einzelnen Fahrzeuge Reagiere frühzeitig 13

14 Grundsätzliches Vorgehen Fahrzeugagent und Kreuzungsagent nehmen Kontakt auf. Fahrzeugagent bemüht sich um ein Überfahrtsrecht für die Kreuzung. Überfahrtsrecht = Zeitabschnitt, in dem Überfahrt ohne Kollision möglich vom Kreuzungsagenten (von anderen Fahrzeugagenten) Fahrzeug versucht besseres Überfahrtsrecht zu erhalten. (vom Kreuzungsagenten) von anderen Fahrzeugagenten Fahrzeug nimmt Überfahrtsrecht wahr und überquert die Kreuzung. 14

15 Mechanismen Erstmaliger Erwerb eines Überfahrtsrecht 1:1 Ein Kreuzungsagent verhandelt mit einem Fahrzeugagenten. 1:n Ein Kreuzungsagent verhandelt mit mehreren Fahrzeugagenten. FIFO Vergabe in der Reihenfolge der Ankunft Buchungs-/Reservierungssystem Zufällige Zuteilung Auktion Auktion mit Randbedingungen 15

16 Mechanismen Erwerb eines besseren Überfahrtsrechts 1:1 Ein Kreuzungsagent verhandelt mit einem Fahrzeugagenten. FIFO Vergabe in der Reihenfolge der Ankunft Buchungs-/Reservierungssystem 1:1 oder 1:n Ein Fahrzeugagent verhandelt mit einem oder mehreren Fahrzeugagenten. Handel Auktion Auktion mit Randbedingungen 16

17 Verteilung der Überfahrtsrechte 17

18 Verteilung der Überfahrtsrechte 18

19 Verteilung der Überfahrtsrechte hat bereits Recht erhalten 19

20 Verteilung der Überfahrtsrechte hat bereits Recht erhalten hat noch kein Recht erhalten 20

21 Verteilung der Überfahrtsrechte hat bereits Recht erhalten hat noch kein Recht erhalten kann Recht erhalten 21

22 Einfaches Auktionsmodell Einschränkungen Überholen ist nicht möglich Keine Abbiegespuren Auktion ein Kreuzungsagent mehrere Fahrzeugagenten 22

23 Einfaches Auktionsmodell Fahrzeugagenten melden sich beim Kreuzungsagenten. Kreuzungsagent bietet Überfahrtsrecht den ersten Fahrzeugen aus jeder Richtung an, die noch kein Überfahrtsrecht besitzen. Diese Fahrzeuge geben ein Gebot ab. Sie können von anderen Fahrzeugen aus ihrer Richtung unterstützt werden, indem diese das Gebot aufstocken. Das Fahrzeug erhält das Recht, dessen aufgestocktes Gebot am höchsten ist. 23

24 Module des Simulationswerkzeuges Fahrerassistenz Fahrersimulation Verkehrsregelung Verkehrssimulation 24

25 Vorführung 25

26 Zusammenfassung Eigene Wertschätzung der Verkehrsteilnehmer bisher noch nicht berücksichtigt. Auktionen besitzen viel versprechendes Potenzial. Entwickelte Modelle müssen noch verfeinert und simuliert und evaluiert werden. 26

27 Diskussionspunkte Vision mittel- bis langfristige Umsetzung Gebühren kein Spielgeld eigentlich keine weitere Gebührenquelle erwünscht Verteilung der Einnahmen, z.b. an wartende Fahrzeuge keine Anreize fürs Stehenbleiben! Fairness Jeder kommt in annehmbarer Zeit zum Zug. Jeder muss nach bestimmter Zeit die Kreuzung überqueren und darf nicht Warten um Geld zu verdienen. Fußgänger und Radfahrer (inhomogene Ausstattung) Fußgängerampel mit Sensor (Fußmatte, Radar) (wird schon eingesetzt) Zukünftig: Handy, PDA, PTA (Personal Travel Assistant) Car-2-X-Kommunikation Sicherheit Gesetzeslage 27

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