Verband Deutscher Grundstücksnutzer

Schlaue Ampeln braucht das Land

Intelligente Systeme für weniger Staus und CO2 in Deutschlands Städten

Auto an Ampel
Foto: Hagen Ludwig

Straßenverkehr modern organisieren: Unter dieser Überschrift steht einer von zehn Punkten des VDGN-Mobilitätsprogramms. Bei seiner Veröffentlichung vor zwei Jahren wurde dabei noch auf ein Beispiel aus Los Angeles verwiesen, wo tausende in die Fahrbahn eingelassene Sensoren Echtzeitsignale für 5.000 vernetzte Ampelanlagen senden. Mittlerweile hat sich auf diesem Gebiet auch in Deutschland viel getan. Nahezu jede zweite Großstadt testet jetzt schon sogenannte intelligente Ampeln, um schnell und vor allen Dingen vorausschauend auf Veränderungen des Verkehrsaufkommens reagieren zu können. Im Vorjahr waren es laut einer aktuellen Bitkom-Studie nur 22 Prozent.

Wann wird die Ampel intelligent?
Doch ab wann gilt eine Lichtsignalanlage als intelligent? Dazu ein Blick zurück: Klassisch wurden Ampelanlagen bisher über eine sogenannte Festzeitsteuerung geregelt. Wie lange es an welcher Straße grün leuchtet, regelt ein Programm, das per Schaltautomatik die unterschiedlichen Anforderungen zum Beispiel im Berufs-, Tages- oder Nachtverkehr berücksichtigt. Aktuelle Verkehrsentwicklungen können dabei nicht einfließen. Mehr und mehr haben sich deshalb bereits verkehrsabhängige Steuerungen durchgesetzt. Dabei erfassen Induktionsschleifen, Kameras oder Radardetektoren die Fahrzeuge und senden die Daten an einen Verkehrsrechner. Mit diesen Echtzeitinformationen können die Ampelschaltungen an das aktuelle Verkehrsaufkommen angepaßt werden, was zu einem besseren Verkehrsfluß führen sollte. Voraussetzung ist, daß die richtigen Schlüsse aus den Daten gezogen werden.

Doch wo kommen die Autos her, wo fahren sie hin? Wie viele Autos werden demnächst an einer Ampelanlage eintreffen? Wie werden sich die Autofahrer in bestimmten Verkehrssituationen verhalten? Und welche Regelmäßigkeiten kristallisieren sich im Verkehrsaufkommen heraus? Das Wissen darum soll ebenso wie die Einbindung wichtiger Umwelt- und speziell auch Wetterdaten die Verkehrssteuerung erheblich optimieren. Das Ziel: Flüssiger Verkehr, weniger Stopps und Staus und geringere Schadstoffbelastung durch CO2 oder Reifenabrieb beim Beschleunigen und Bremsen. Im Kern geht es darum, Staus bereits zu erkennen, bevor sie überhaupt entstehen.

Dazu benötigt man intelligente Ampeln, die mit Autos kommunizieren, das Verhalten der Fahrer mit Hilfe von Methoden des maschinellen Lernens vorhersagen und diese Daten für optimale Entscheidungen berücksichtigen können. So wird es knapp und treffend auf der Website der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg beschrieben.

Wuppertal: 350 Ampeln vernetzt
Ein Vorreiter auf diesem Feld ist die Stadt Wuppertal. Dort hat man bereits alle 350 vorhandenen Lichtsignalanlagen miteinander vernetzt. Dieses System soll nun bis Ende 2021 auf eine neue Stufe gebracht werden. Hierfür werden sogenannte „Road Side Units“ installiert, die vom Straßenrand mit modernen Autos kommunizieren und Daten austauschen. Schrittweise soll dann Künstliche Intelligenz (KI) die Ampeln steuern. Daran arbeitet die Stadt mit der Bergischen Universität Wuppertal zusammen. Die Software der KI werde den Verkehr und die Wirkungen der Ampelschaltungen beobachten und eigenständig weiterentwickeln, heißt es. Getestet werden soll das bis Ende 2021 zunächst auf einer Pilotanlage. Fernziel ist, Wuppertal zu einer Modellstadt für autonomes Fahren zu entwickeln.

Autos, die sich ankündigen
Auch am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beschäftigt man sich schon seit mehreren Jahren mit der Entwicklung intelligenter Steuerungsverfahren von Lichtsignalanlagen. Erprobt werden sie unter anderem in Hamburg, Braunschweig und Halle/ Saale. Das Innovative an den Verfahren ist nach DLR-Angaben unter anderem die Nutzung der voraussichtlichen Ankunftszeiten der Autos für die Verkehrssteuerung. Allein mit Induktionsschleifen wäre das nicht möglich. Deshalb sollen die Daten von den Fahrzeugen selbst kommen, die durch eingebaute Kommunikationstechnologien Informationen über Position, Richtung und Geschwindigkeit an die Lichtsignalanlage übermitteln. Da die Zahl der mit solchen C2X-Systemen (siehe Infokasten) ausgerüsteten Fahrzeuge jedoch noch zu gering ist, kann der heranrollende Verkehr alternativ zum Beispiel noch mit Wärmebildkameras erfaßt werden.

Derzeit werden die sogenannten Vital-Verfahren erstmals an einem komplexen innerstädtischen Knotenpunkt in Hamburg getestet. Die Kreuzung liegt auf der Teststrecke für das automatisierte und vernetzte Fahren (TAVF), die momentan unter der Leitung der Hansestadt von einem Projektkonsortium aufgebaut wird. Aufgabe ist es, einen besseren Verkehrsfluß zu erreichen und dabei den Bedürfnissen aller Verkehrsteilnehmer – also auch der Fußgänger und Radfahrer – gerecht zu werden. Zum World Congress ITS (Intelligente Transportsysteme), der im Oktober 2021 in Hamburg stattfindet, sollen erste wichtige Daten und Ergebnisse vorliegen.

20 Prozent weniger Wartezeit
An mehreren weiteren Orten Deutschlands wird derzeit in dieser Richtung geforscht. So arbeiten Wissenschaftler der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg mit der Volkswagen AG zusammen, die ja bereits die ersten Autos mit eigens entwickelter Car2X-Technologie ausliefert. Und auch im lippischen Lemgo haben Forscher des dortigen Fraunhofer-Instituts das Projekt „Künstliche Intelligenz für Lichtsignalanlagen“ gestartet. Ziel: ein verbesserter Verkehrsfluß durch „erlerntes“ Verhalten der Ampeln – gerade zu den Stoßzeiten im Berufsverkehr. Die Wissenschaftler fanden durch Simulationen heraus, daß die Wartezeit für Autofahrer vor ei­ner Ampel um 20 Prozent reduziert und dass der Schadstoffausstoß von Kohlendioxid (CO) um rund 30 Prozent vermindert werden könnte. Als Reallabor dient jetzt ein Bereich mit zehn Ampeln und hoher Verkehrsbelastung. Bund und Land sind bei dem Projekt mit an Bord.

Kein Treckerstau mehr
Nicht zuletzt gibt es auch kleinere Projekte, die Schlagzeilen machen. In Wilster, einer Kleinstadt in Schleswig-Holstein, wurde in der engen Rathauspassage eine High-Tech-Ampel mit acht Wärmebildkameras installiert, um das Problem von Treckerstaus zu lösen. Die Kameras sollen nun Traktoren an beiden Enden der Straße erkennen, ausmessen und je nach Bedarf die Ampeln auf Rot schalten. So richtig zufrieden sind die Wilsteraner mit der neuen Anlage allerdings noch nicht. Denn diese erkenne bisher eben nur Trecker und keine Lkw, die ebenso oft wegen Platzmangel auf den Fußweg der Rathausstraße ausweichen müssen, berichtet der Norddeutsche Rundfunk (NDR).

Es ist also noch Luft nach oben, doch der Weg für schlaue Ampeln ist geebnet in Wilster und andernorts.

Hagen Ludwig

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