From Automated to Manual: Traffic Effects of Control Transitions in Level 3 Conditional Driving

Kurzfassung

Das bedingt automatisierte Fahren der Stufe 3 markiert einen entscheidenden Zwischenschritt auf dem Weg vom manuellen zum vollautomatisierten Fahren. Unter definierten Betriebsbedingungen darf der Fahrer seine Aufmerksamkeit vom Verkehrsgeschehen abwenden und die Fahraufgabe vollständig an die Fahrzeugautomation übergeben. Erreicht das System jedoch die Grenzen seines Betriebsbereichs, fordert es den Fahrer innerhalb eines festgelegten Zeitfensters zur Rückübernahme der Kontrolle auf. Diese Übergabe der Kontrolle, genannt Transition of Control (ToC), legt ein zentrales Automatisierungsproblem offen: Ein Fahrer, der längere Zeit aus der Regelschleife war, muss mit reduziertem Situationsbewusstsein in kurzer Zeit wieder vollständige Fahrzeugkontrolle erlangen, Entscheidungen treffen und gegebenenfalls zeitkritisch reagieren. Solche Kontrollübergänge sind unter dynamischen Verkehrsbedingungen besonders anspruchsvoll, da selbst gut vorbereitete, nicht-notfallhafte ToCs das Fahrverhalten und die Qualität der manuellen Kontrolle kurzfristig beeinträchtigen können. Um diesem Phänomen Rechnung zu tragen, trifft die Fahrzeugautomation vorbereitende Maßnahmen, indem sie in dichtem Verkehr die Zeitlücke zum Vorderfahrzeug während des Übergabevorgangs moderat vergrößert. Auch ohne fehlgeschlagene Übergaben kann eine Häufung solcher ToCs den Verkehrsfluss auf diese Art stören. Diese Arbeit untersucht daher die daraus entstehenden Effekte und ihre Auswirkungen mithilfe mikroskopischer Verkehrssimulationen und zeigt, wie systeminitiierte ToCs an den Grenzen des Betriebsbereichs der Stufe-3-Automatisierung sich von Einzelereignissen zu spürbaren Netzeffekten aufsummieren. In mehreren Studien werden Effizienz, Sicherheit und Kapazität betrachtet. Der Fokus liegt dabei insbesondere auf der Analyse von Wirkmechanismen bezüglich der Aufeinanderfolge, des Zeitpunkts und des Ortes der Übergabe-Trigger sowie des Automationsverhaltens während der Übergaben. Im Ergebnis zeigen vor allem in Clustern auftretende ToCs eine überproportionale Störung des Verkehrsflusses bis hin zum vollständigen Zusammenbruch. Sie führen zu verschlechterten Sicherheitskenngrößen und senken die Kapazität. Untersucht werden ebenfalls V2X-gestützte Verkehrsmanagementmaßnahmen, die die Folgen durch zeitliche und räumliche Verteilung von ToCs zum Teil abmildern können, den Ausgangszustand eines ungestörten, übergabefreien Verkehrs jedoch nicht vollständig wiederherstellen.