Verkehr: Elektronische Steuerung, integrierte Verkehrssysteme

Verkehr: Elektronische Steuerung, integrierte Verkehrssysteme

 

Im Vergleich zu den Autos der 1970er-Jahre sind die heutigen modernen Fahrzeuge voll gepackt mit Elektronik, die von der elektronischen Zündanlage bis zum automatischen Regensensor für den Scheibenwischer reicht. Dieser Boom wird sich in Zukunft noch verstärken. Bereiten doch praktisch alle Hersteller elektronische Hilfen vor, die für mehr Sicherheit sorgen und den Fahrer entlasten sollen. Erste Fahrzeuge mit solcher Ausrüstung rollen bereits über die Teststrecken; Visionen vom »intelligenten« Auto scheinen wahr zu werden.

 

 Steuerung von Geisterhand

 

Sanft dreht sich das Lenkrad in der langen Linkskurve nach links, ohne großes Zutun des Fahrers hält das Auto sicher die Spur. In der Geraden nach der Kurve bremst das vorausfahrende Fahrzeug stark ab — und wie von Geisterhand gesteuert beginnen plötzlich auch die eigenen Bremsen sanft zu greifen und bringen den Wagen vier Meter vor dem Ende des Staus zum Stehen. »Heading Control« nennen Ingenieure dieses System, das mit Hilfe von Radar, Videokamera, Computer und viel Elektronik anscheinend das Kommando über das Auto übernimmt. Genau das ist aber nicht der Fall. Das kurz HC genannte System soll den Autofahrer nicht ersetzen, sondern ihn unterstützen, wenn es in einigen Jahren auf den Markt kommen wird. HC hilft beim Spurhalten, hält sie aber nicht selbst — die Verantwortung bleibt beim Fahrer.

 

Das neuartige System basiert auf einer Technik, die bei BMW, Mercedes-Benz und anderen Automarken kurz vor der Markteinführung steht: die aktive Geschwindigkeitskontrolle. Sie ergänzt den längst bekannten Tempomaten, der eine Wunschgeschwindigkeit des Fahrers automatisch hält, um eine Abstandskontrolle. Ein Radargerät im Kühlergrill oder unter der Stoßstange erfasst dabei bis zu einer Entfernung von rund 150 Metern das vorausfahrende Auto und vergleicht dessen Geschwindigkeit mit der eigenen. Fährt der Vordermann langsamer, steuert die Elektronik das Bremssystem und verlangsamt das Fahrzeug ebenfalls.

 

Den gewünschten Abstand zum Vordermann stellt der Fahrer per Knopfdruck ein; ein Unterschreiten des gesetzlichen Mindestabstands erlaubt das System allerdings nicht. Neben dem 1,8-Sekunden-Abstand, der der Faustformel vom »Halben Tacho« entspricht, kann zum Beispiel auch ein 3,0-Sekunden-Abstand eingegeben werden. Ebenfalls per Knopfdruck gibt der Fahrer seine Wunschgeschwindigkeit ein. Das System versucht, diese zu erreichen, wenn es der Verkehrsfluss erlaubt. Bei dichterem Verkehr wiederum sorgt der elektronische Helfer für ein Mitschwimmen im Verkehrsfluss, ohne dass der Fahrer sich anstrengen muss.

 

Die Befürchtung, dieses »Automatic Cruise Control« (ACC) genannte System verführe zum »Drängeln« mit zu geringem Abstand, entkräftet eine Studie: Mit ACC halten die Fahrer fast immer größere Abstände ein als ohne. Und dies kann nicht nur an der Elektronik liegen, denn mit einem Druck auf das Gaspedal kann der Fahrer jederzeit den von der Elektronik vorgegebenen Abstand unterschreiten. ACC arbeitet allerdings nur eindimensional, das heißt, es erfasst nur die Distanz zum Vordermann. Von der Spur abkommen kann der Fahrer damit trotzdem noch. Aus diesem Grund bauen die Ingenieure zusätzlich noch eine Videokamera ein, die den Straßenverlauf erfasst. Aus dem digitalisierten Bild errechnet ein Bordcomputer die Fahrzeugposition und die »Ideallinie«. Sensoren erfassen weitere Daten wie Geschwindigkeit, Seitenwind, Fahrbahnkrümmung oder Spurrillen. Aus allen Größen berechnet der Computer dann, wie die Fahrspur am besten gehalten wird und leitet die entsprechenden Manöver ein, indem er vor Kurven zum Beispiel sanft abbremst. Auch an die Lenkung gibt die Elektronik Signale und steuert mit leichtem Druck in die richtige Richtung.

 

 Intelligentes Antriebsmanagement

 

Mit HC und ACC aber endet die Entwicklung der zukünftigen elektronischen Fahrerunterstützung noch lange nicht. So tüfteln die Ingenieure zum Beispiel an einem intelligenten Antriebsmanagement, dass helfen soll, bis zu 30 Prozent Kraftstoff zu sparen und so den Schadstoffausstoß um eine ähnliche Größenordnung zu senken. Hintergrund dieses Systems ist die Tatsache, dass der Energieverbrauch kräftig sinkt, wenn der Fahrer optimal steuert. Nimmt er zum Beispiel vor einer Ortschaft rechtzeitig den Fuß vom Gaspedal und lässt das Fahrzeug genau so ausrollen, dass es am Ortsschild Tempo 50 hat, spart er einiges an Sprit im Vergleich zu dem Fahrer, der am Ortsrand kräftig abbremst. Weil der optimale Zeitpunkt für das Gaswegnehmen jedoch von vielen Komponenten wie der Entfernung bis zum Ortsrand, dem Gefälle oder der Steigung der Straße und eventuell dem Gegenwind abhängt, ist der Fahrer mit einer solchen Entscheidung in der Regel überfordert.

 

Ein intelligentes Antriebsmanagement soll künftig den Fahrer bei Entscheidungen dieser Art unterstützen. Dabei benutzt das System eine Fülle elektronischer Daten: Das Satellitennavigationssystem GPS (Global Positioning System) erlaubt zum Beispiel das Feststellen der exakten Position, und die im Bordnavigationssystem ohnehin gespeicherte digitale Landkarte enthält auch Informationen über Verkehrsregeln auf der Strecke wie etwa Geschwindigkeitsbegrenzungen. Der Verkehrsdatenfunk wiederum informiert über die aktuelle Situation auf den Straßen und eventuelle Staus. Das Antriebsmanagement, ACC und HC liefern zusammen die notwendigen Daten zum besten Fahrverhalten.

 

Aus all diesen Informationen errechnet der Bordcomputer das jeweilige Optimum, das er dem Fahrer zum Beispiel über das Gaspedal signalisiert: Ein leichter Gegendruck des Pedals deutet etwa an, dass der Fahrer das Gas wegnehmen soll, weil jetzt der geeignetste Zeitpunkt zum Ausrollen vor dem Ortsschild ist. Nach dem gleichen Prinzip funktioniert das hilfreiche System vor Kurven, Steigungen und Gefällen, bei vorausfahrenden Fahrzeugen, registrierten Verkehrsschildern und bei entsprechender Auslegung sogar vor Ampeln. Will der Fahrer den Vorschlägen des Systems nicht folgen, genügt ein leichter Druck aufs Gaspedal, um zu beschleunigen. Denn das intelligente Antriebsmanagement soll den Fahrer nur unterstützen, aber nicht ersetzen und aus seiner Verantwortung entlassen.

 

 Integrierte Verkehrssysteme

 

Das Fahrzeug der Zukunft wird große Mengen an Verkehrsdaten empfangen und den Fahrer über die beste Route unterrichten. Die aktuelle Verkehrslage und eventuelle Umleitungen werden genauso über den Bordcomputer an den Fahrer weitergegeben wie Informationen über den nächsten freien Parkplatz. Die entsprechenden Daten stammen aus Sensoren, die in der Fahrbahn den aktuellen Verkehrsfluss messen. Diese Ergebnisse wiederum können über einen zentralen Rechner den Verkehr direkt beeinflussen. Auf der Autobahn zwischen München und Nürnberg geschieht dies bereits seit 1992. Dort errechnet ein Computer aufgrund der Verkehrsdichte die optimale Geschwindigkeit und zeigt diese sofort über Wechselschilder an. Der Erfolg der Anlage kann sich sehen lassen: Abgasemissionen und Spritverbrauch sanken kräftig, seit 1992 gibt es auf dieser Strecke ein Drittel weniger Unfälle.

 

Die Verkehrsleitsysteme der Zukunft werden sich aber keineswegs nur auf das Auto beschränken. Auch den Fahrzeugproduzenten ist längst klar, dass Autofahren nicht immer die beste Lösung für Fortbewegung ist. Und andererseits sieht der überzeugteste Eisenbahnenthusiast meist schnell ein, dass er ein Auto braucht, um zum Bahnhof zu kommen — und sei es ein Bus oder ein Taxi.

 

Intelligente Verkehrsplanung muss daher alle Verkehrsmittel erfassen. Um das Umsteigen zwischen den Verkehrsmitteln zu erleichtern, muss die Information dazu verbessert werden. Die elektronische Fahrplanauskunft der Zukunft wird daher alle Verkehrsmittel erfassen. Die Rufnummern von Taxizentralen werden genauso genannt werden wie die S-Bahn-Stationen, an denen noch Park-and-ride-Plätze frei sind. Ein erstes Beispiel für ein solches integriertes Informationssystem wurde ebenfalls an der Autobahn von Nürnberg nach München realisiert. Dort zeigen elektronische Hinweistafeln an, wie viel Parkplätze im Parkhaus Fröttmaning im Norden von München frei sind und in welchem Zeittakt die U-Bahn von diesem Parkhaus abfährt. In Zukunft werden solche Informationen direkt auf einem Bildschirm im Sichtfeld des Autofahrers eingeblendet oder mit einer elektronischen Stimme über die Autolautsprecher mitgeteilt.

 

 Die neue Bahn

 

Allein kann das Auto die Verkehrsströme der Zukunft nicht bewältigen. Immer mehr Verkehr werden andere Träger übernehmen müssen. Denn selbst mit modernster Elektronik können die Autobahnen Europas nicht so leistungsfähig werden, dass sie den gesamten prognostizierten Verkehr aufnehmen können. Bereits heute haben die Bahnbetreiber in Deutschland, Frankreich, Italien und Schweden ein Hochgeschwindigkeitsnetz aufgebaut, das dem Auto aus mehreren Gründen ernsthaft Konkurrenz macht. So ist der ICE zwischen Würzburg und Hamburg oder zwischen Stuttgart und Mannheim nicht nur schneller als jedes Auto, er bietet auch viel mehr Platz. Mithilfe von entsprechenden Telefon- und Modemanschlüssen kann ein Geschäftsreisender im ICE fast wie im Büro arbeiten. Und Eltern schätzen die zusätzliche Bewegungsfreiheit, die der Zug ihren Sprösslingen bietet. Komfort ist offenbar ein wichtiges Argument für das Umsteigen auf Hochgeschwindigkeitszüge.

 

Ihr schnelles Tempo lässt die Bahn zwischen den Ballungszentren auch zum Konkurrenten für Kurzstreckenflüge werden. Fluggesellschaften reagieren auf diese Entwicklung meist positiv, weil kurze Strecken ihnen ohnehin nur rote Zahlen bescheren. Die Lufthansa will zum Beispiel ihre Kunden auf die Bahn verweisen und die Flüge zwischen Köln/Bonn und Frankfurt am Main streichen, sobald die Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen dem Rhein-Main-Flughafen und dem Ruhrgebiet in Betrieb geht.

 

Dieser Luftersatzverkehr liefert der Bahn allerdings nur einen Teil ihrer Kunden. Die meisten der Fahrgäste haben nämlich nie an das Fliegen gedacht, sondern wollten von vornherein die Bahn benutzen. Allerdings nützt ihnen die Hochgeschwindigkeitsstrecke allein wenig. Denn entscheidend für die Wahl der Bahn ist nicht, wie schnell man vom Hauptbahnhof einer Großstadt zum Zentrum der nächsten City kommt, sondern wie schnell man vom Büro oder der Wohnung sein Reiseziel erreicht. Ausgangs- und Zielort aber sind meist nicht mit dem Hauptbahnhof identisch. Wer etwa von seinem Büro zum 100 Kilometer entfernten Großstadtbahnhof mehr als zwei Stunden unterwegs ist und vom Zielbahnhof noch einmal eine Stunde zum Ziel am Rand der City braucht, für den wird der Zeitvorteil durch den ICE rasch zunichte.

 

 Motorrad auf Schienen

 

Entscheidend sind deshalb rasche Anschlüsse an den Großstadtbahnhof. Aus diesem Grund investiert die Bahn zunehmend in den Nahverkehr und ergänzt damit auch die Bemühungen vieler Stadtväter, die seit Jahren ihr Netz von Omnibus-, Straßenbahn- und U-Bahn-Linien auf Vordermann zu bringen versuchen.

 

Auch in der Politik zeigt sich langsam ein Umdenken in Richtung »Flächenbahn«, die den meisten Menschen in einer Region schnelle Verbindungen von der Haustür weg garantiert und nicht nur denjenigen, die das Glück haben, in der Nähe eines Intercitybahnhofs zu wohnen. In diesem Zusammenhang werden inzwischen selbst geplante Hochgeschwindigkeitsstrecken wie die ICE-Trasse zwischen Nürnberg und Erfurt gestrichen — und zwar zugunsten eines Ausbaus des bestehenden Schienennetzes.

 

Außerdem setzt auch die Deutsche Bahn zunehmend Neigetechnikzüge ein, die als »Pendolino« in Italien seit vielen Jahren in Betrieb sind. Sie neigen sich dank ausgeklügelter Technik wie ein Motorrad in die Kurven. Dadurch können sie diese deutlich schneller durchfahren als herkömmliche Züge und bieten den Passagieren spürbar mehr Komfort. Mit dem ICE-T schließlich, der die Neigetechnik mit dem Komfort des ICE vereint, will die Deutsche Bahn in Zukunft auf bestehenden Strecken die Fernverbindungen wesentlich schneller als bisher machen. Der Zeitvorteil für Neubaustrecken schrumpft daher weiter.

 

 Bequemer Nahverkehr

 

Sinnvoll wäre es, die Bahn in einem dicht bevölkerten Land wie der Bundesrepublik Deutschland oder den Niederlanden so auszubauen, dass 80 bis 90 Prozent der Bevölkerung über einen guten Anschluss an das öffentliche Bahnnetz verfügen. Auf dem Land wären das rund sechs Kilometer oder Fahrradentfernung bis zum nächsten Bahnhof, in der Stadt sollte dagegen die Fußgängerentfernung von rund drei Kilometern die Norm sein. Bei einem solchen Verkehrskonzept verknüpfen zunächst Regionalbahnen innerhalb eines Radius von 20 bis 50 Kilometern die Stadtteile der Ballungszentren und die Dörfer auf dem Land. Auf der nächsthöheren Ebene verbinden dann Interregiozüge die Kleinstädte und Mittelzentren bis zu einer Entfernung von ungefähr 300 Kilometern mit den Großstädten. Das bestehende Intercitynetz schließlich wird die Metropolen weiterhin miteinander verbinden.

 

Alles in allem zeichnet sich im öffentlichen Personennahverkehr eine langsame Evolution ab, eine rasche Revolution ist nicht in Sicht. Abgesehen von alternativen Antrieben wie dem Gas- und Wasserstoffmotor verändert sich die Technik nicht stark. Auch in Zukunft werden Busse, Straßenbahnen und U-Bahnen die Stadtviertel miteinander vernetzen. Allerdings werden die Verkehrsmittel viel komfortabler sein, als sie es derzeit sind. Behinderte zum Beispiel werden besseren Zugang zu den einzelnen Verkehrsmitteln haben als bisher. Auch Informationen über Abfahrtszeiten oder Anschlussverbindungen werden besser sein als heute. Die meisten Stadtväter haben erkannt, dass der Individualverkehr an seine Grenze gelangt ist, sie vielerorts sogar längst überschritten hat. Deshalb entwickeln sie den öffentlichen Personennahverkehr zu einer attraktiven Alternative.

 

 Zeppeline und elektronische Deichseln

 

Auch im Luftverkehr geht die Entwicklung nur langsam voran. Offensichtlich zeigen die Naturgesetze der Technik ihre Grenzen auf, ein Überschreiten der Schallgeschwindigkeit scheint für den Liniendienst schlicht nicht rentabel — weder aus Sicht der Wirtschaftlichkeit, noch aus Sicht der Ökologie. Allenfalls werden die Langstrecken von noch größeren Flugzeugen als bisher bedient werden; die europäische Airbusindustrie etwa entwickelt mithilfe modernster Computertechnik einen solchen Superjumbo. Wirklich neu ist auch die Veränderung nicht, die sich in der Luftfracht abzeichnet. Hier könnten in Zukunft Luftschiffe eine Renaissance erleben, die bereits in den 1920er- und 1930er-Jahren die ersten Linienflüge angeboten haben. Der große Vorteil der im Vergleich zum Flugzeug langsamen Zeppeline: Sie sind erheblich billiger als konventionelle Jets, außerdem können sie schwere Lasten direkt an ihrem Bestimmungsort absetzen.

 

Auch zu Land tut sich im Güterverkehr wenig Neues. Zwar bemüht sich die Deutsche Bahn, die Vernetzung mit dem Lastwagenverkehr zu verbessern. Das aber ist keine neue Erfindung — noch in der Nachkriegszeit waren in vielen Städten Güterwaggons ein alltäglicher Anblick, die auf speziellen Anhängern von schweren Zugmaschinen vom Bahnhof zu einer Fabrik oder Lagerhalle gezogen wurden. Heute verbessern das automatische An- und Abkoppeln von Waggons und höhere Fahrgeschwindigkeiten die Situation des Güterverkehrs bei der Bahn erheblich. Ob solche technischen Verbesserungen aber verhindern können, dass die Schiene auch in Zukunft nur eine ständig kleiner werdende Nebenrolle im Gütertransport spielt, ist zweifelhaft.

 

Wirklich neu für den Gütertransport ist das Prinzip der »elektronischen Deichsel« für Lastkraftwagen, das Energie sparen und die Straßen besser auslasten soll. Bei diesem System lenkt ein Fahrer das erste Fahrzeug wie gewohnt. Der zweite Lkw dagegen wird aus dem ersten Fahrzeug automatisch ferngesteuert, obwohl auch dort ein Mensch im Führerhaus sitzt, der im Notfall eingreifen kann. Eine raffinierte Elektronik bremst nach den Vorgaben des ersten Lkw das Fahrzeug oder beschleunigt es. Der Bordcomputer lenkt auch die Räder des Folgefahrzeugs nach Anweisung aus dem ersten Lastkraftwagen. Der große Vorteil einer solchen elektronischen Deichsel: Der nachfolgende Brummi kann viel dichter auffahren als gewöhnlich. Das spart nicht nur Platz auf der Straße, sondern erlaubt auch ein Fahren im Windschatten, sodass der zweite Laster rund 15 Prozent weniger Kraftstoff verbraucht. Weil hinter dem ersten Lkw die Luft erheblich weniger verwirbelt, braucht auch das vorausfahrende Fahrzeug weniger Sprit. In ersten Praxistests funktioniert die elektronische Deichsel bereits. Theoretisch könnten zwei Fahrer, die abwechselnd lenken, einen Konvoi ohne Zwischenstopp von Hamburg nach München bringen.

 

Dipl.-Chem. Dr. Roland Knauer

 

Weiterführende Erläuterungen finden Sie auch unter:

 

Verkehr: Neue Denkansätze

 

Grundlegende Informationen finden Sie unter:

 

Motorisierung von Kraftfahrzeugen: Techniken der Zukunft

 

Literatur:

 

Alptraum Auto. Eine hundertjährige Erfindung und ihre Folgen. Begleitbuch zur gleichnamigen Photoausstellung, Beiträge von Peter M. Bode u. a. München ⁵1991.

 Petersen, Rudolf/Schallaböck, Karl Otto: Mobilität für morgen. Chancen einer zukunftsfähigen Verkehrspolitik. Berlin u. a. 1995.

 

Stadt — Mobilität — Logistik. Perspektiven, Konzepte und Modelle, herausgegeben von Johann Jessen u. a. Basel u. a. 1997.

 

Verkehr, Mobilität, bearbeitet von Agnes Bretting u. a. Hamburg 1991.

 Vester, Frederic: Crashtest Mobilität. Die Zukunft des Verkehrs — Fakten, Strategien, Lösungen. Taschenbuchausgabe München 1996.