Du bist unterwegs und lädst mit deinem Handy ein Video herunter. Du drückst den Download-Button und das Video ist sofort da, ohne dass du warten musst. Deine Internetverbindung ist superschnell, völlig egal, ob du gerade in der Stadt, auf dem Land oder in den Bergen bist. Das soll mit dem neuen mobilen Internet 5G bald Realität werden. 

5G – die bisher schnellste Internetverbindung

Wenn von 3G, 4G oder 5G die Rede ist, dann sind damit Namen von Mobilfunknetzen gemeint. Das G in den Namen bezeichnet dabei die jeweilige Generation. 5G steht also für die fünfte Generation des Mobilfunks. Und mit jeder neuen Generation sind die Verbindungen noch besser und schneller geworden. Im Moment können wir mit 4G sehr große Datenmengen innerhalb von Sekunden herunterladen. 5G soll sogar so schnell sein, dass Übertragungen in Echtzeit möglich werden. Das bedeutet, dass es keine zeitlichen Unterschiede mehr gibt: Nachrichten können in ein und demselben Moment versendet und empfangen werden. Live-Streams zeigen auf dem Bildschirm genau das, was in dem Moment auch in der Realität passiert. Aber wie funktioniert das?

So funktioniert 5G

Das Wort „Netz“ in der Bezeichnung Mobilfunknetz verrät uns schon, wie 5G aufgebaut ist. Es ist ein riesiges und größtenteils unsichtbares Netz. Hast du dir das Netz einer Spinne schon einmal genauer angeschaut? Es gibt viele Punkte, an denen sich einzelne Fäden kreuzen und ein stabiles Netz aufbauen. Ein Mobilfunknetz sieht ähnlich aus. Viele Sendemasten dienen als sogenannte „Knotenpunkte“ und senden Frequenzen aus. Der Mobilfunk braucht die Frequenzen, um Daten von den Sendemasten an die Handys übermitteln und wieder empfangen zu können. Die Frequenzen sind sozusagen die Autobahnen der Daten, über die große Datenmengen rasend schnell an ihr Ziel gelangen. Das Netz aus Sendemasten und Frequenzen funktioniert für alle Generationen des Mobilfunks. Aber warum ist 5G dann so viel schneller? Die neue Technik von 5G erweitert den bisherigen Frequenzbereich und nutzt mehr Frequenzen. Dadurch können größere Datenmengen schneller übertragen werden.

Warum brauchen Autos 5G?

Das mobile Internet 5G ist grundlegend für das autonome Fahren. Die Autos der Zukunft fahren selbstständig und ohne jegliche Einwirkungen des Fahrers. Sie lenken, bremsen und beschleunigen ganz von alleine. Damit das funktioniert, müssen die Autos sehr schnell miteinander kommunizieren können. Sie müssen miteinander vernetzt sein und Daten in Echtzeit austauschen. Dadurch kann ein Auto zum Beispiel wissen, was hinter der nächsten Kurve passiert. Wenn sich dort ein Stau gebildet hat, wird das Auto schon davor abbremsen, weil ein vorausfahrendes Auto die Stauinformation bereits per 5G übermittelt hat. Die Kommunikation muss also extrem schnell sein und problemlos funktionieren, damit keine Unfälle passieren. Den schnellen Austausch kann 5G ermöglichen. Experten sagen, dass wir mit dem Ausbau von 5G-Netzen dem autonomen Fahren einen großen Schritt näher kommen werden.

 

Autonome Fahrzeuge vernetzen sich mittels 5G
5G – Das neue Mobilfunknetz vernetzt die Autos der Zukunft

 

Beitragsfoto: Daimler AG

Mit Stau wird beschrieben, wenn die Autos zum Beispiel auf der Autobahn sehr stockend und langsamer fahren müssen oder wenn sie sogar ganz stehen bleiben müssen, weil es vor ihnen nicht mehr weitergeht. Das Ganze passiert, weil zu viele Autos in einem zu kurzen Zeitabstand gleichzeitig die Straße befahren möchten. Die Autos werden dann ganz eng aufgereiht, wie Perlen auf einer Perlenkette und können nicht mehr so schnell fahren, wie wenn sie ganz alleine auf der Strecke wären. Schließlich muss man ja aufpassen, damit man nicht in seinen Vorgänger kracht!

Was ist so nervig an Staus?

Staus dauern nicht nur, sondern sind auch teuer. Da die Autofahrer trotzdem oft noch den Motor laufen lassen, werden geschätzt 824 Millionen Euro an Kraftstoff verschwendet. Rechnet man die verschwendete Zeit in Arbeitszeit um, kommt man sogar auf 4,8 Milliarden Euro. Da ärgern sich also nicht nur deine Eltern – sondern auch ihre Chefs, die auf der Arbeit auf sie warten.

Jeder deutsche Autofahrer steht pro Jahr im Schnitt 36 Stunden im Stau. Also mehr als einen ganzen Tag! Aber das ist nichts gegen den längsten Stau, der jemals gemessen wurde: Das Guinness Buch der Weltrekorde verzeichnete 2009 in der brasilianischen Stadt Sao Paolo einen Stau, der knapp 290 Kilometer lang war. Da richtet man man sich besser auf eine seeehr lange Wartezeit ein.  

Genius Wissenscommunity von Daimler: Stau Verkehrsschild auf der Autobahn, "Was ist Stau?", "Wie entsteht Stau?"
Bei diesem Zeichen können deine Eltern schonmal genervt reagieren — Bild: Pixabay

Wie entsteht ein Stau?

Autos auf Straßen funktionieren so ein bisschen wie Wasser in einem Fluss. Nur dass der über die Ufer tritt, wenn er zu viel Wasser führt. Sind zu viele Autos auf einer Straße, reihen sie sich hingegen in die Länge auf. Gerade zu Beginn und zum Ende der Ferien sind die Straßen voll mit Leuten auf dem Weg in den Urlaub.

Genius Wissenscommunity von Daimler: Wie entsteht Stau? Stau zur Ferienzeit, Hauptreisezeit
Zur Hauptreisezeit in den Ferien kann es auf der Autobahn auch mal so aussehen. — Bild: ©Aamon – stock.adobe.com

Aber auch wenn deine Eltern morgens zur Arbeit fahren möchten und viele andere gleichzeitig ebenfalls im Auto sitzen, um pünktlich arbeiten zu können – dann reihen sich die Autos auf und wieder heißt es: Stau. Staus können außerdem entstehen, weil die Straße durch eine Baustelle, Spursperrung oder einen Unfall enger geworden ist. Dann kann man zum Beispiel eine Spur nicht mehr benutzen und die Autos müssen sich auf die übrig gebliebenen quetschen.

Wichtig bei Staus durch Unfälle: Nicht gaffen!

Gerade Unfälle führen oft zu Staus. Hier ist es ganz wichtig, dass Autofahrer nicht langsamer werden dürfen, um das Geschehen auf der Straße zu beobachten. So ein Verhalten beschreibt der Begriff Gaffer. Das ist zum einen unfair den Leuten gegenüber, die in den Unfall verwickelt sind – schließlich sind die verletzt und wollen nicht angestarrt werden. Zum anderen führt es zu Stau. Die gaffenden Autofahrer werden langsam, um besser gucken zu können und bremsen die hinter ihnen aus.

Damit Einsatzwagen wie Feuerwehr, Notarzt und Polizei schnell am Unfallort sind, ist es außerdem sehr wichtig, dass die Autofahrer im Stau eine sogenannte Rettungsgasse bilden. Hierbei fahren die Fahrzeuge auf den linken beiden Spuren zur Seite und lassen so Platz in der Mitte, damit die Rettungswagen mit Blaulicht ganz schnell durchflitzen und helfen können. Hier müssen dann alle mitdenken, denn wenn einer in der Mitte stehen bleibt, dann ist das gefährlich für alle anderen. Wichtig ist auch, die Rettungsgasse schon zu bilden, wenn weit und breit noch gar kein Blaulicht zu sehen ist. Im Ernstfall muss es dann nämlich richtig schnell gehen!

Genius Wissenscommunity von Daimler: Stau, Wie bilde ich eine Rettungsgasse?
So sieht eine Rettungsgasse aus — Bild: ©Alex – stock.adobe.com

Wie vermeidet man Stau?

Irgendwann werden wir vielleicht in autonom fahrenden Autos sitzen, die sich intelligent miteinander abstimmen und so nicht mehr aufstauen. Dann sind Staus etwas, über das man im Geschichtsunterricht spricht.

Aber auch heute lassen sich Staus klug umfahren. Wer sich geschickt anstellt und im Radio die Staumeldungen hört und seine Route danach plant, kann Stau zum Beispiel vermeiden. Aber auch Technik kann helfen: In manchen Daimler-Fahrzeugen gibt es extra Assistenzsysteme für Stau. Spezielle Luftfederungen helfen, das Auto an die Straßenverhältnisse anzupassen und Bremsassistenten helfen, das Auto immer im richtigen Moment und möglichst sanft abzubremsen. Dann ist es auch nicht so ruckelig, wenn man im stockenden Verkehr festsitzt. Außerdem messen Sensoren, wie viel Abstand man zu den Autos vor und hinter sich hat. Daraufhin kann das System den perfekten Abstand vorschlagen und man muss sich keine Sorgen machen, dass der Nachfolger in einen hineinkracht.

 

Beitragsfoto: ©Thaut Images – stock.adobe.com

Nein. Natürlich ist die Dichte des Verkehrs eine Bedingung für Stau. Also dass besonders viele Autos auf einer Straße zusammenkommen. Der eigentliche Grund liegt jedoch woanders. Ein Stau bildet sich immer dann, wenn Autofahrer plötzlich abbremsen. Das kann zum Beispiel durch Unfälle nötig sein oder auch durch Baustellen. Das Bremsen löst eine Kettenreaktion aus und es kommt zum Rückstau. Auch wenn ein anderes Auto abrupt die Spur wechselt und sich reindrängelt, muss man auf die Bremse treten. So kann sich sehr schnell ein Stau bilden, ohne dass es äußere Einflüsse wie etwa eine Baustelle gibt. Dieses Stauphänomen nennt man auch „Stau aus dem Nichts“ oder „Phantom-Stau“.

Phantomstau
Ein „Stau aus dem Nichts“ entsteht durch plötzliches Abbremsen

Stauforscher

Über Staus ärgern sich viele, nicht nur die Autofahrer auf dem Weg in den Urlaub. Auch für Unternehmen, die Güter mit LKW  über die Autobahn transportieren, sind Staus ein Problem. Durch Staus können sie Lieferzeiten nicht einhalten, ihre Fahrer sind länger unterwegs als geplant und das kostet Geld. Zur Stauvermeidung denken manche Politiker über Tempobegrenzungen nach. Doch diese Vorschläge sind umstritten. Und hier kommt die Verkehrswissenschaft ins Spiel. Sie prüft solche Ideen und versucht herauszufinden, wie genau Staus entstehen und wann sie trotz vieler Autos auf den Straßen ausbleiben.

„Verkehrswissenschaft“ ist der Oberbegriff für alle Wissenschaften, die sich mit dem Verkehr beschäftigen. Ihre Forschungen stellen die Stauwissenschaftler mit Hilfe mathematischer Modelle und statistischer Verfahren an. Am Computer simulieren Verkehrsforscher typische Szenarien und testen unterschiedlichen Einflussfaktoren wie Tempo oder Verkehrsdichte. So lässt sich auch die Staubildung nachstellen.

Wie kann man Staus vermeiden?

Nachtfahrt
Nachts zu fahren ist ein Trick für eine freie Fahrt

Was kann man also tun, um Staus zu vermeiden? Forscher empfehlen Autofahrern, sich antizyklisch zu verhalten, also nicht so wie die Masse der Autofahrer. So könnte man beispielsweise nachts in den Urlaub aufbrechen. Per Verkehrsnachrichten oder über Navigationssysteme kann man sich außerdem vor der Fahrt über Staumeldungen informieren und dann eine andere Route wählen. Schon jetzt gibt es an Autobahnen Sensoren, die die Verkehrsdichte erfassen. Die Staugefahr lässt sich abschätzen und Autofahrer werden gewarnt. Zum Beispiel mit Hilfe von elektronischen Tafeln. Mit diesen lassen sich auch Höchstgeschwindigkeiten je nach Verkehrssituation flexibel anpassen. Vor Baustellen können sie durch abgestufte Tempolimits die Fahrgeschwindigkeit stetig vermindern. Abruptes Bremsen bleibt auf diese Weise aus.

Chance Assistenzsysteme

Auch Assistenzsysteme, die Autofahrer beim Fahren unterstützen, helfen bei der Stauvermeidung. So ein System ist beispielsweise BAS Plus. Bei ihm messen Sensoren den Abstand zum Vorderauto. Wird der Abstand zu klein, kann das Auto ein automatisches Bremsmanöver auslösen. So würde man durch ausreichenden Abstand plötzliches Bremsen und dadurch verursachte Staus vermeiden.

Brems-Assistenten helfen den optimalen Abstand zum Vordermann einzuhalten

Sprechende Autos

Viele setzen auf das Auto der Zukunft, das autonom fahren kann, mit anderen Autos kommuniziert und zum Beispiel über WLAN Daten austauscht. Diese Car2Car-Kommunikation könnte Stauursachen wie Unfälle weitergeben. Andere Verkehrsteilnehmer können dann eine andere  Route wählen. Dass so etwas Sinn macht, zeigt ein Blick in die Tierwelt. Auf Ameisenstraßen herrscht reger Verkehr – Stau gibt es bei ihnen aber nie. Denn Ameisen kommunizieren beständig untereinander und passen sich einander an. Bis Autos auf Autobahnen so flüssig unterwegs sind wie Ameisen, dauert es wohl aber noch eine Weile.

 

Beitragsbild: PAKULA PIOTR, www.shutterstock.com
Bilder: Daimler AG

Auf den Straßen müssen die Autos manchmal lange anstehen. Das kann mehrere Ursachen haben. Wenn zum Beispiel gerade Bauarbeiten auf der Fahrbahn stattfinden, müssen alle Autos diese Stelle umfahren. Auch Unfälle können die lange Wartezeit im Auto verursachen. Wenn zum Beispiel ein Fahrzeug quer auf der Straße steht, muss es erst weggeräumt werden. Bis dies geschehen ist, kann es schonmal eine Weile dauern. Häufig gibt es auch einfach Überlastungen, weil gerade so viele Menschen gleichzeitig unterwegs sind.

Hast du schon einmal beobachtet, wie flott sich andere Autos fortbewegen? 1975 fand so eine Beobachtung zum ersten professionell statt. Dabei wurde aus der Luft beobachtet, wie sich so eine Staufront entwickelt. Diese Messung in Zeit und Raum (also die Vermessung von räumlichen Objekten, z.B. mehreren Fahrzeugen) nennt man Photogrammetrie.

Stau 1

 

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Unterschiedliche Stautypen

Nach diesen und weiteren Beobachtungen kamen die Forscher zu der Feststellung, dass es mehrere Arten von Stau geben muss. Es gibt den sich bewegenden, breiten Stau. Dieser Stau bewegt sich gegen die Fahrtrichtung, auch an engen Stellen auf den Straßen. Das wirkt manchmal so, als sei der Stau aus dem nichts entstanden. In Wahrheit jedoch  ist die Ursache ein sich bewegender breiter Stau, der weit entfernt entstanden ist und sich dann bis zu uns bewegt hat.
Außerdem gibt es den sogenannten synchronisierten Verkehr. Dieser findet meistens ortsfest an einer Engstelle statt: wenn wir diese passiert haben, können wir dann wieder in normaler Geschwindigkeit weiterfahren.

Wofür können wir diese Informationen nutzen?

Daimler  nutzt diese Erkenntnisse über die verschiedenen Verkehrsphasen, um die Intelligenz  der Fahrzeuge zu erhöhen. Dadurch können neue Staus verhindert werden und bereits bestehende schneller abgebaut werden .