Damit Verkehrssysteme erforscht und verbessert werden können, ist eine geeignete Modellierung in Form effizienter mathematischer Modelle mit aussagekräftigen Parametern notwendig. Anhand dieser Modelle lassen sich die wesentlichen Effekte im dynamischen Verkehrsgeschehen untersuchen und optimieren. Je nach Ausdehnung und Detailgrad dieser Modellierung wird insbesondere in makroskopische und mikroskopische Betrachtung unterschieden.

Makroskopisches Modell

Makroskopische Verkehrsmodelle erfassen ausgedehnte Verkehrssysteme und -netze auf Basis von Verkehrsflüssen. Mittels Transportgleichungen werden Flüsse in Abhängigkeit von Dichte und Geschwindigkeit angesetzt und die zeitliche Entwicklung dieser Größen, örtlich verteilt über das Verkehrsnetz, berechnet.

Forschungsthemen an unserem Institut

  • Das Institut hat hier durch geschickte numerische Formulierungen die Möglichkeit zur effizienten und präzisen Simulation solcher Systeme geschaffen.
  • Darauf aufbauend wird modellprädiktive Regelung der Ampelphasen zur dynamischen Optimierung von Verkehrsnetzen eingesetzt.

Mikroskopische Modellierung

In der mikroskopischen Modellierung werden die einzelnen Fahrzeuge bzw. verschiedenartige VerkehrsteilnehmerInnen und ihre Bewegungen detailliert modelliert. So können komplexe Verhaltensweisen mit hohem Detailgrad modelliert und optimiert werden, etwa das Interaktionsverhalten beim Passieren einer Kreuzung.

Forschungsthemen an unserem Institut

  • Spezielle, flexible Regelkonzepte zur sicheren und effizienten Automatisierung von Fahraufgaben wurden entwickelt und erprobt.
  • Das sichere semi-automatisierte LKW-Platooning, also das sichere und kooperative Fahren mit angeglichenen, engen Abständen, ist eine Herausforderung für die Fahrregelung und Kommunikationsstrategien. Durch geschicktes Design der Regelung und der entsprechenden Vorgehensmodelle gelingt effizientes, sicheres Platooning, das zusätzlich komplex wirkende Effekte wie etwa Phantomstaus zuverlässig verhindert.

Intelligente Kreuzung

Ein weiterer Fokus ist ein heterogenes Kreuzungsszenario, in dem völlig unterschiedliche VerkehrsteilnehmerInnen in Interaktion treten. Ziel ist es, ein sicheres, entspanntes und effizientes Management der Verkehrssituationen zu bewerkstelligen.

Es wird nun untersucht, wie dabei moderne 5G-Kommunikation helfen kann, diese Interaktionen und das Verkehrsmanagement sicherer und effizienter zu machen, sodass die Kreuzung in einer Vielzahl von Zielaspekten besser funktioniert (Sicherheit, Effizienz, Emissionen, Akzeptanz). Flexible Multi-Agenten-Modellierung erlaubt die Entwicklung und Erprobung verschiedener Kommunikations- und Regelungsstrategien, sowie deren Bewertung. Eine Validierung in Co-Simulationen mit modernen und detaillierten Simulationsprogrammen erhärtet die Aussagen.

Veröffentlichungen

Gratzer, Alexander L., Alexander Schmiedhofer, Alexander Schirrer, and Stefan Jakubek. "Agile Mixed-Integer-based Lane-Change MPC for Collision-Free and Efficient Autonomous Driving, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster." IEEE Transactions on Intelligent Vehicles (2024).

Gratzer, Alexander L., Maximilian M. Broger, Alexander Schirrer, and Stefan Jakubek. "Two-Layer MPC Architecture for Efficient Mixed-Integer-Informed Obstacle Avoidance in Real-Time, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster." IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 25, no. 10 (2024): 13767-13784.

Gratzer, Alexander L., Sebastian Thormann, Alexander Schirrer, and Stefan Jakubek. "String Stable and Collision-Safe Model Predictive Platoon Control, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster." IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems (2022).

Wasserburger, Alexander, Alexander Schirrer, and Christoph Hametner. "Stochastic Optimisation for the Design of Energy-Efficient Controllers for Cooperative Truck Platoons, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster." International Journal of Intelligent Transportation Systems Research (2022): 1-11.

Thormann, Sebastian, Alexander Schirrer, and Stefan Jakubek. "Safe and efficient cooperative platooning, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems (2020).

Wasserburger, Alexander, Alexander Schirrer, Nico Didcock, and Christoph Hametner. "A probability-based short-term velocity prediction method for energy-efficient cruise control, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" IEEE Transactions on Vehicular Technology 69, no. 12 (2020): 14424-14435.

Thonhofer, Elvira, Toni Palau, Andreas Kuhn, Stefan Jakubek, and Martin Kozek. "Macroscopic traffic model for large scale urban traffic network design, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Simulation Modelling Practice and Theory 80 (2018): 32-49.

Thonhofer, Elvira, and Stefan Jakubek. "Investigation of stochastic variation of parameters for a macroscopic traffic model, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Journal of Intelligent Transportation Systems 22, no. 6 (2018): 547-564.

Thonhofer, Elvira, Elisabeth Luchini, and Stefan Jakubek. "A flexible, adaptive traffic network simulation with parameter estimation, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" Journal of Intelligent Transportation Systems 21, no. 1 (2017): 63-77.

Forschungsprojekte unseres Instituts

Kooperationspartner

Kontakt

Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Martin Kozek

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