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Wie intelligente Ampeln Staus verhindern sollen

Benedikt Plass-Fleßenkämper 14.02.2017

Ingenieure des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben erfolgreich zwei Systeme getestet, die die Schaltzeiten von Ampeln optimieren. Das Ergebnis: eine grüne Welle für Autofahrer. Doch das Konzept ist noch nicht im großen Stil umsetzbar, damit es funktioniert, müssen Fahrzeuge zuerst umgerüstet und smarter gemacht werden.

Trotz langjähriger Umwelt-Aufklärungskampagnen, dem Ausbau des öffentlichen Nahverkehrs und neuer Stau-Rekorde nimmt der Verkehr in Deutschland zu. Die Bundesrepublik ist nach den USA das Land mit der größten Pkw-Dichte pro Einwohner. Daran wird sich wohl auch in den kommenden Jahren nichts ändern – das Bundesverkehrsministerium geht von einem weiteren Anstieg der Fahrzeugzulassungen aus. Damit Deutschland kein „Verkehrsinfarkt“ droht, arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure an Problemlösungen.

Wissenschaftler am Institut für Verkehrssystemtechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben zwei smarte Steuerungsverfahren für Ampeln entwickelt. Das Projekt VITAL (Verkehrsabhängig Intelligente Steuerung von Lichtsignalanlagen) wurde in Braunschweig getestet. Die Ergebnisse lassen auf eine deutliche Verbesserung des Verkehrsflusses hoffen: Je nach Verkehrslage und Steuerungsart konnten die Wartezeiten der einzelnen Fahrzeuge um bis zu 4,2 Sekunden reduziert werden. So lassen sich pro Tag insgesamt zwischen fünf und 15 Stunden Wartezeit einsparen – allein auf einer Kreuzung.

Das VITAL-Testsystem sieht im Praxis-Einsatz unscheinbar aus

Die Steuerungsverfahren basieren auf der sogenannten Car2X-Kommunikation. Darunter versteht man Assistenzsysteme, mit denen Autos nicht nur untereinander, sondern auch mit ihrer Umgebung kommunizieren. Die Technik sorgt dafür, dass Fahrzeuge ihre Wege und ihre Wartezeiten an die Ampeln übertragen. Beim sogenannten verlustzeitbasierten Steuerungsverfahren werden die Grünphasen dann für solche Fahrzeuge verlängert, die auf ihrem Weg schon eine gewisse Verlustzeit durch rote Ampeln angesammelt haben. Oder wie Karsten Lemmer, Leiter des DLR-Instituts für Verkehrssystemtechnik, es ausdrückt: „Das Auto mit der größten Verlustzeit bekommt dann zuerst Grün.“

Beim kooperativen Verfahren misst das System wiederum die Zufahrten und prognostiziert die weiteren Fahrtverläufe der Verkehrsteilnehmer. Aus diesen Daten errechnet das Green Light Optimized Speed Advisory (GLOSA) die Schaltzeiten, die an die Fahrzeuge gesendet werden. Die Bordcomputer schlagen daraufhin den Fahrern eine Geschwindigkeitsanpassung vor, um Wartezeiten an Ampeln zu verringern.

Mit Programmen wie SUMO (Simulation of Urban Mobility) wird der Straßenverkehr simuliert und optimiert

„Anhand dieser ersten Zahlen wird deutlich, dass es sich lohnt, an neuen Ampelsteuerungsverfahren zu forschen und diese an noch weiteren Kreuzungen zu testen, um hier langfristige Effekte beobachten zu können“, sagt Lemmer. Bislang wurden die Studien nur an einer Kreuzung in Braunschweig durchgeführt. Hier wurden die Ampeln modifiziert und zusätzlich Magnetfeldsensoren in die Straße eingebaut. Somit ist das Szenario der grünen Welle ist noch nicht im großen Stil umsetzbar. VITAL-Projektleiter Robert Oertel ist aber zuversichtlich: „Die Magnetfeldsensoren sind quasi unsere Ersatztechnologie, bis ausreichend viele Fahrzeuge mit der Car2X-Technologie ausgestattet sind.“

Am Thema Car2X arbeiten schon diverse Unternehmen. Zum Beispiel testet Audi seit 2013 ein System namens Ampelinfo, das nun sukzessive eingeführt wird. BMW hat mit EnLighten ein ähnliches Konzept entwickelt. Und Siemens stellte mit SiBike eine Grüne-Welle-App für Fahrradfahrer vor.

Wenn es nach den Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) geht, könnten Ampeln in naher Zukunft sogar ganz der Vergangenheit angehören. Wenn Autos sich autonom bewegen und untereinander vernetzt sind, regelt sich der Verkehr von selbst, so ihr Ansatz. Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg – der mit Zwischenlösungen wie VITAL überbrückt werden könnte.

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