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Tesla Autopilot Spurwechsel

Bildquelle: Tesla

Funktioniert der Tesla Autopilot Spurwechsel so schlecht?

Der Tesla Autopilot besteht aus verschiedene Assistenzfunktionen, unter anderem auch dem automatischen Spurwechsel – sofern man FSD gekauft hat. Leider funktioniert der Spurwechsel aber oft nicht wie gewünscht, oder das Fahrzeug bricht das Manöver manchmal ohne ersichtlichen Grund einfach ab. Bis zum Frühjahr 2019 klappte das bei den damaligen Fahrzeugen aber relativ gut. Danach wurde es mit einem Software-Update plötzlich massiv schlechter. Aber warum?

Hinweis: Dieser Beitrag wurde erstmals im September 2019 veröffentlicht und zuletzt im Dezember 2021 aktualisiert und ergänzt.

 
 

Die Ursache für dieses Verhalten nennt sich UN/ECE r79. Hinter dieser kryptischen Abkürzung steckt das Dokument „UN Regelung 79„. Veröffentlicht wurde es vom Weltforum für die Harmonisierung von Fahrzeugvorschriften. Oder genauer gesagt, von einer Arbeitsgruppe des Inland Transport Committee (ITC), einem Fachkomitee der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UNECE). Soweit so kompliziert…

Was hat das nun mit dem Autopiloten im Tesla zu tun? Ganz einfach: Diese Arbeitsgruppe erstellt Richtlinien, sogenannte „ECE-Regelungen“, um ein weltweit einheitliches Regelsystem für den Fahrzeugbau zu schaffen. Das Ziel dabei ist es, Maßnahmen zur weltweiten Harmonisierung oder Weiterentwicklung von technischen Vorschriften für Fahrzeuge zu initiieren und zu verfolgen. Diese Regelungen gelten unter anderem auch für alle Länder in Europa.

Was bedeutet das nun genau?

Die Regelung 79 befasst sich mit der Steuerung von Fahrzeugen und gibt vor, welche autonomen Funktionen eines Fahrzeuges im Straßenverkehr erlaubt sind und definiert deren Spielraum. Die Funktionen und Assistenzsysteme eines Fahrzeuges werden dafür in die folgenden sechs Kategorien eingeteilt (englische Details hier auf Seite 4):

 

Kategorie Beschreibung der Fähigkeiten von Funktionen dieser Kategorie zu dieser Kategorie gehören diese Tesla Funktionen
A Durch den Fahrer aktivierte Funktionen zur Fahrunterstützung bei niedrigen Geschwindigkeiten bis 10 km/h oder Parkmanöver. Entspricht den Funktionen: „Herbeirufen und Autopark“
B1 Unterstützt den Fahrer durch automatische Lenkbewegungen dabei, das Fahrzeug in der gewünschten Fahrspur zu halten. Entspricht der Funktion Spurhaltekorrektur und Notfall-Spurhaltekorrektur
B2 Wird durch den Fahrer aktiviert. Unterstützt ihn während einer längeren Zeitdauer dabei durch automatische Lenkbewegungen das Fahrzeug in der gewünschten Fahrspur zu halten. Lenkassistent (entspricht dem kostenlosen Basis-Autopilot)
C Wird durch den Fahrer aktiviert. Führt danach ein automatisches Manöver seitwärts durch (Spurwechsel). Automatischer Spurwechsel mit Blinker-Bestätigung (FSD/EAP Funktion, auch in Europa verfügbar)
D System schlägt einzelne Spurwechsel automatisch vor. Manöver werden nach Bestätigung durch den Fahrer automatisch durchgeführt. NoA (FSD/EAP Funktion „Mit Autopilot navigieren“)
E (nur USA) Wird durch den Fahrer aktiviert. Danach kontinuierliches Erkennen von möglichen Spurwechseln und automatische Durchführung dieser Manöver ohne weitere Bestätigung des Fahrers. Automatischer Spurwechsel ohne Bestätigung durch den Fahrer (nur mit FSD/EAP und nur in USA verfügbar)

 

Kategorie A bis D sind für Europa gültig. Die Kategorie E existiert nur für USA. Für Europa gibt es folgendes Problem: Wenn keine Regelung für eine bestimmte Fahrzeug-Funktion vorhanden ist, ist diese Funktion in Europa automatisch NICHT zugelassen. Bereits dadurch erkennt man, warum zum Beispiel der Tesla Autopilot in den USA die Spurwechsel ohne Bestätigung durchführen kann, während wir in Europa noch immer den Blinker von Hand setzen müssen. Kategorie E gibt es in Europa nicht und die Funktion „Spurwechsel OHNE Bestätigung“ passt nur zur Kategorie E. Das bedeutet: Der Tesla beherrscht zwar dieses Manöver, es ist aber in allen Ländern Europas, die das UNECE Abkommen unterzeichnet haben, verboten.

Früher war alles besser…

Wer schon länger einen Tesla mit mindestens Autopilot Hardware 2 fährt, erinnert sich vielleicht noch daran, dass der automatische Spurwechsel früher besser funktioniert hatte. Mit Software Version 2019.16.1 hatte Tesla im Mai 2019 damit begonnen, die neuen UNECE Regelungen umzusetzen.

Zuvor war es tatsächlich so, dass der automatische Spurwechsel viel besser funktioniert hatte. Man konnte zum Beispiel einfach den Blinker setzen und das Fahrzeug wartete automatisch bis eine ausreichend große Lücke im Verkehrsfluss vorhanden war. Erst dann wechselte es selbstständig die Spur und deaktivierte den Blinker wieder. Das war meiner Meinung nach bis heute die beste Autopilot-Software-Version, die ich je auf meinem Model S hatte. Für das Model 3 gab es allerdings von Anfang an in Europa nur die durch UNECE begrenzte Software Version.

Tesla Autopilot Spurwechsel im Detail und das Problem dabei

Im Folgenden sehen wir uns die Regelungen für den Tesla Autopilot Spurwechsel genauer an. Dabei wird auch klar, warum er heute so schlecht funktioniert. Wenn man verstanden hat, wie der Autopilot „tickt“, und mit welchen Situationen er umgehen kann und womit nicht, lässt sich der automatische Spurwechsel trotzdem mit einer besseren Zuverlässigkeit verwenden.

Folgende Fahrzeuge können die Funktion des automatischen Spurwechsels verwenden:

  • Fahrzeuge mit AP1 Autopilot Computer.
  • Fahrzeuge mit AP2, AP2.5 oder FSD Computer (AP3) mit der Software Option „Volles Potenzial für autonomes Fahren (FSD)“ oder „Erweiterter Autopilot (EAP)“.

Im Dokument „UN Regelung 79“ sind verschiedene Regelungen definiert, die auch für den automatischen Spurwechsel gelten. Ich habe versucht diese Paragrafen aus dem „Beamten-Englisch“ sinngemäß zu übersetzen und deren Einfluss auf das Verhalten des Tesla zu erklären:

Spurwechsel Verfahren (Kategorie C)

Beginnt wenn der Blinker durch den Fahrer aktiviert wurde und endet sobald der Blinker ausgeschaltet wurde. Es beinhaltet folgende Schritte:

  • Aktivierung des Blinkers durch eine bewusste Handlung des Fahrers.
  • Seitliche Bewegung des Fahrzeuges Richtung Fahrbahnbegrenzungslinie.
  • Durchführung „Spurwechsel Manöver“.
  • Wiederaufnahme der Spurhaltefunktion.
  • Ausschalten des Blinkers

Dieser Paragraf definiert den gesamten Ablauf des sogenannten „Spurwechsel Verfahrens“. Der dritte Punkt „Spurwechsel Manöver“ ist ein Teil davon und ist folgendermaßen vorgeschrieben:

Spurwechsel Manöver

  • Beginnt sobald der äussere Rand des der Zielfahrbahn näheren Vorderrades die Fahrbahnbegrenzungslinie zwischen den beiden Fahrbahnen berührt.
  • Endet sobald das von der Zielfahrbahn weiter entfernte Hinterrad die Fahrbahnbegrenzungslinie zwischen den Fahrbahnen komplett überquert hat.

Das Spurwechselmanöver ist also der isolierte Teil im ganzen Ablauf, während dem das Fahrzeug die Fahrbahn wechselt. Ohne die Dinge, die davor und danach passieren zu betrachten.

Das liest sich soweit okay. Aber leider wurden in der Regelung ein paar Limitationen definiert, die es in der Realität sehr schwierig machen, das Autopilot-System so zu nutzen.

  • Die Funktion muss fähig sein zu erkennen, dass der Fahrer die Hände am Lenkrad hält.
  • Eine Optische Warnung muss angezeigt werden, wenn der Fahrer nicht innerhalb von 3 Sekunden nach Beginn des Spurwechsel Manövers die Hände am Lenkrad hält.
  • Das „Spurwechsel Verfahren“ verlangt eine manuelle Bestätigung durch den Fahrer, dass er die Hände am Lenkrad hat und beginnt unmittelbar nach dem Setzen des Blinkers.

Einerseits bedeutet dies, dass das „Spurwechsel Verfahren“ mit dem Setzen des Blinkers beginnt. Der Fahrer hat danach aber nur 3 Sekunden Zeit nochmals mit einer leichten Drehbewegung am Lenkrad zu bestätigen, dass er die Hände am Lenkrad hat. Macht er das nicht rechtzeitig, bricht der Spurwechsel ab. Diese Bestätigung ist zum Beispiel in den USA nicht notwendig, dank der UNECE Regelung ist sie aber in Europa Pflicht. Ein weiteres Problem ist das Timing:

Die seitliche Bewegung des Fahrzeuges Richtung Zielfahrbahn darf frühestens eine Sekunde nach dem Start des Spurwechsel Verfahrens beginnen.

Der Timer beginnt also mit dem Setzen des Blinkers zu laufen und hier verlieren wir bereits die erste Sekunde, weil der Autopilot den Spurwechsel noch nicht beginnen darf.

Das Spurwechsel Manöver darf frühestens drei Sekunden nach dem Setzen des Blinkers beginnen. Es darf aber auch nicht später als fünf Sekunden nach dem Setzen des Blinkers beginnen.

Jetzt wird es richtig schwierig. Mit dem Setzen des Blinkers startet also der Timer. Wird nicht innerhalb von drei Sekunden am Lenkrad gewackelt, bricht das System ab. Hat der Fahrer rechtzeitig gewackelt, darf das System frühestens eine Sekunde nach dem Setzten des Blinkers mit dem automatischen Lenken Richtung Zielfahrbahn beginnen. Nach dieser Sekunde kommen noch zwei weitere Sekunden, während denen sich das Fahrzeug zwar seitlich bewegen darf, die Markierungslinie zur Zielfahrbahn darf aber während dieser Zeit noch nicht überquert werden. Erst nach der dritten Sekunde darf der vordere Reifen die Markierungslinie überqueren. Allerdings muss dies spätestens fünf Sekunden nach dem Setzen des Blinkers passiert sein, sonst bricht der Spurwechsel ab. Alles klar, oder? 🙂

 

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Also ich verstehe nicht, warum sich diese UNECE-Arbeitsgruppe das so kompliziert ausgedacht hat! Es bleibt tatsächlich ein Zeitfenster von genau zwei Sekunden, bis der vordere Reifen die Markierungslinie zwischen den Fahrbahnen überqueren MUSS. In der Praxis bedeutet das, wenn zu früh geblinkt wird und die Zielfahrbahn nicht frei ist, hat der Autopilot keine Chance mehr rechtzeitig die Spur zu wechseln und bricht den Spurwechsel ab.

Damit aber nicht genug. Es kommt noch schlimmer:

Das Spurwechselmanöver muss innerhalb von fünf Sekunden abgeschlossen sein.

Wenn es nicht so traurig wäre, könnte man jetzt beinahe lachen…. Dieser Paragraf bedeutet ganz einfach: von dem Zeitpunkt an, wenn der vordere Reifen die Linie überquert hat, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Fahrzeug komplett in der Zielspur angekommen ist, dürfen nicht mehr als fünf Sekunden vergehen. Und das ist wirklich problematisch. In der Realität führt es immer wieder dazu, dass ein Fahrzeug bereits zur Hälfte in der Zielfahrbahn steht, aufgrund des fünf Sekunden Timers den Spurwechsel aber doch noch abbricht und ruckartig in die alte Fahrbahn zurücklenkt.

Der Fahrer wird dadurch meistens total überrascht. Rechnet er aufgrund der Situation und dem Verkehr um ihn herum doch überhaupt nicht damit, dass das Fahrzeug den Spurwechsel nicht zu Ende bringen kann. Es könnte ihn ja eigentlich auch beenden, aber es darf wegen des Timers nicht. Was für ein Blödsinn…

Auch für die anderen Verkehrsteilnehmer ist diese Situation sehr gefährlich. Sie sind sich nicht bewusst, dass der Tesla mit Autopilot fährt, und kein menschlicher Fahrer würde ein solches Manöver machen und ruckartig ohne Hindernis oder ersichtlichen Grund wieder zurück in die alte Spur wechseln.

Der Einfluss von anderen Fahrzeugen

Die oben genannten Richtlinien machen es dem Autopilot-System schon richtig schwer in der Realität korrekt zu funktionieren. Erschwerend kommt noch dazu, dass die folgende Regelung auch noch die anderen Verkehrsteilnehmer einbezieht:

  • Assistenzsysteme der Kategorie C müssen dazu fähig sein, die sich von hinten nähernden Fahrzeuge in benachbarten Fahrbahnen auf eine Entfernung von mindestens 55 Metern zu erkennen.
  • Unabhängig davon ist ein Spurwechsel Manöver nur unter folgenden Bedingungen erlaubt:
    • Falls das  System ein anderes Fahrzeug in der benachbarten Zielfahrbahn des Spurwechsels erkannt hat, muss dessen Abstand zum eigenen Fahrzeug ausreichend gross sein.
    • Wenn die Situation nicht als kritisch angesehen wird (zum Beispiel bei nur kleinem Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem anderen Fahrzeug und dem eigenen Fahrzeug, sowie einer eigenen Geschwindigkeit von weniger als 130 km/h).

In diesem Zusammenhang sind auch komplizierte Formeln zur Berechnung von „kritischen Situationen“ erwähnt, die ich hier nicht wiedergebe. Zusammengefasst geht es um Folgendes: Wenn sich ein anderes Fahrzeug in der Zielfahrbahn von hinten nähert, wird mit dieser mathematischen Formel berechnet, wie hoch der Abstand sein muss, damit der Spurwechsel durchgeführt werden darf. Entscheidend dabei ist der Geschwindigkeitsunterschied des anderen Fahrzeuges zum eigenen Fahrzeug. Je größer der Unterschied, desto höher muss der Abstand sein, damit der Spurwechsel noch durchgeführt werden darf.

Ein Rechenbeispiel dazu:

Das eigene Fahrzeug fährt mit 120 km/h. Ein anderes Fahrzeug in der Zielfahrbahn nähert sich von hinten mit 130 km/h. Der notwendige Abstand für einen erfolgreichen Spurwechsel beträgt gemäß Formel mindestens 35,7 Meter. Das Berechnungsbeispiel ist im folgenden Video detaillierter beschrieben:


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Was man beim Spurwechsel mit Tesla Autopilot beachten sollte

Zusammengefasst läuft der automatische Spurwechsel mit Autopilot in den folgenden vier Phasen ab:

  1. Der Fahrer setzt den Blinker und damit startet der Timer.
  2. Das Fahrzeug wartet eine Sekunde, bevor es mit der Seitwärtsbewegung beginnt („Hände am Lenkrad“ Bestätigung ist hier ebenfalls innerhalb 3 Sekunden notwendig, sonst Abbruch).
  3. Das vordere Rad überquert die Fahrbahnmarkierung zwischen der 3. und der 5. Sekunde. (sonst Abbruch und zurück in die alte Spur)
  4. Das Fahrzeug muss spätestens 5 Sekunden NACH dem Überqueren der Fahrbahnmarkierung vollständig in der Zielspur angekommen sein (sonst Abbruch und zurück in die alte Spur).
Tesla Autopilot Spurwechsel

Bildquelle: Steven Peeters

Um den Spurwechsel mit Tesla Autopilot also einigermaßen gut nutzen zu können, sollte man folgende Punkte beachten:

  • Wenn sich ein Fahrzeug von hinten in der Zielfahrbahn nähert, ist ein Spurwechsel praktisch unmöglich. Die Lücke muss wirklich sehr groß sein. Das klappt in der Realität fast nie.
  • Wenn ein Fahrzeug mit Abstand und gleich schnell in der Zielfahrbahn fährt, muss der Abstand groß sein, damit der Spurwechsel funktioniert. Dies ist auch abhängig von der eigenen Geschwindigkeit.
  • Die sofortige Bestätigung durch leichtes Lenkrad drehen nach dem Setzen des Blinkers ist immer notwendig.
  • Nicht zu früh blinken. Wenn nach fünf Sekunden keine ausreichend große Lücke gefunden wird, bricht der Spurwechsel ab.

Ein kleiner Tipp: Wenn ich vermute, dass der Autopilot einen Spurwechsel nicht schaffen wird, lenke ich jeweils mit sanftem Druck einfach mit. Denn die Empfindlichkeit bis der Autopilot beim Eingriff am Lenkrad „rausfällt“, ist je nach Situation unterschiedlich hoch. Wenn sich der Autopilot sehr sicher „fühlt“, ist der Widerstand für einen manuellen Lenkeingriff viel höher.

Ein Beispiel: Das Fahrzeug macht einen automatischen Spurwechsel nach links. Ich lenke dabei mit sanftem Druck nach links mit, falls der Autopilot dann wegen eines sich von hinten nähernden Fahrzeuges unsicher wird, reicht schon ein leichter Druck am Lenkrad und der Autopilot deaktiviert sich. Durch meine Lenkbewegung kann ich den Spurwechsel dann problemlos beenden und den Autopiloten danach wieder einschalten. Es benötigt zwar etwas Fingerspitzengefühl, funktioniert aber mit etwas Übung wirklich gut. Man lernt dabei auch zu verstehen, welche Situationen der Autopilot beherrscht und welche nicht.

Fazit zum Tesla Autopilot Spurwechsel

In der Realität ist es bei dichtem Verkehr praktisch unmöglich mit diesen Richtlinien einen automatischen Spurwechsel durchzuführen. Die meisten Verkehrsteilnehmer halten den dazu notwendigen Abstand zum Vordermann schlichtweg nicht ein. Das Problem hat seine Ursache aber nicht bei Tesla. Die Richtlinien der UN Staaten sehen es für Europa  so vor. Es bleibt zu hoffen, dass sich das bald ändern wird, wenn andere Fahrzeughersteller ebenfalls mit ihren Assistenzsystemen an diesen Begrenzungen ihre Probleme haben. Limitationen gibt es nämlich noch mehr, zum Beispiel die Geschwindigkeit mit der Kurven gefahren werden dürfen (das wird im Video von Steven Peeters ebenfalls sehr gut erklärt.).

Als Quelle für diesen Artikel dient das hervorragende englische Video von Steven Peeters. Er hat auch eine Petition lanciert, um die UNECE dazu zu bewegen, die Richtlinien zu lockern. Wer für die Petition stimmen möchte, kann sich auf dieser Webseite online eintragen.


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Welche Neuigkeiten gab es seither?

Im Februar 2020 wurde vorgeschlagen, den Wert für die maximalen seitlichen g-Kräfte von 0.3 auf 0.4G zu erhöhen. Die zweite Empfehlung an diesem Meeting war, das Zeitfenster für den automatischen Spurwechsel auf 15 Sekunden zu erhöhen. Die Niederlande und Länder in Skandinavien haben aber offenbar diese Vorschläge abgelehnt. Somit bleibt der Stand des Tesla Autopilot in Europa auf dem gleichen Level wie zuvor. Details dazu im folgenden Video:


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Auch im September 2020 hätten einige sehr interessante Traktanden auf dem Programm der UNECE Sitzung gestanden. Diesmal gab es einige Vorschläge, die die Dinge wirklich voranbringen würden, denn der unbestätigte Spurwechsel und die ersten vollständigen Level-3-Vorschriften lagen auf dem Tisch.
Leider wurden die Vorschläge nicht im Detail diskutiert, und wieder einmal kommen wir mit den Vorschriften nicht voran, was den Tesla Autopilot in Europa immer noch viel gefährlicher macht, als es eigentlich sein müsste.
Wir können jetzt nur hoffen, dass alle Beteiligten ihre Hausaufgaben machen und die Dinge bei der nächsten Sitzung, wahrscheinlich Anfang 2021, endlich vorankommen.


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Im Dezember 2020 hatte die UNECE Arbeitsgruppe ein weiteres Meeting. Der Bericht dazu war aber auch im Februar 2021 noch nicht veröffentlicht worden. Angeblich soll zur Diskussion gestanden haben, ob das 5 Sekunden Zeitlimit bis zum Überqueren der Fahrbahnmarkierung auf 7 Sekunden erhöht werden soll. Dem Fahrzeug würde dadurch mehr Zeit bleiben den Spurwechsel einzuleiten.


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Seltsamerweise sieht man im folgenden Video vom April 2021, dass es eine Anpassung in der Tesla Autopilot Software für Europa gegeben haben muss. Die g-Kräfte überschreiten den Wert von 0.3 zeitweise leicht. Entweder setzt sich Tesla hier also über die UNECE Regeln hinweg oder es gab tatsächlich eine Regelanpassung, die aber bisher nicht publik gemacht wurde.


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Wer sich übrigens mehr für die Arbeit dieser UN-Arbeitsgruppe interessiert, kann sich hier die Sitzungsprotokolle und weitere Unterlagen ansehen. Die Gruppe trifft sich mehrmals pro Jahr und erarbeitet weitere Regelungen. Hoffentlich in Zukunft etwas mehr an die Realität angepasste.

 

 

 

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