06.03.2020

Bereit für die Zukunft: Straßen.NRW arbeitet an der „Ampel 4.0“

Foto: Ampelanlage

Sie sind Alltag für jeden Verkehrsteilnehmer und doch unerlässlich für einen sicheren Verkehrsfluss: Ampeln oder fachlich richtig: Lichtsignalanlagen (LSA). Für etwa 5.200 dieser Anlagen ist Straßen.NRW derzeit zuständig. Sie alle werden im Rahmen eines umfangreichen Digitalisierungsprogramms für die Zukunft gerüstet. Zielsetzung: optimierte und automatisierte Verkehrsflüsse, weniger Emissionen und eine umfassende Vernetzung aller Verkehrsteilnehmer. Kurz: die „Ampel 4.0“. Und die ist auch vorbereitet auf das Thema autonomes Fahren.

Die Herausforderung ist durchaus komplex: Während auf der einen Seite die Anzahl der Fahrzeuge in NRW stetig steigt, kann andererseits das Straßennetz im Land nicht beliebig ausgebaut werden. „Wer Mobilität erhalten und Staus vermeiden will, muss den Verkehr so steuern, dass freie Strecken besser genutzt werden und der Verkehrsfluss insgesamt harmonisiert wird“, sagt Benjamin Pier, Abteilungsleiter Verkehr bei Straßen.NRW. Wichtiger Baustein eines aktuell laufenden, landesweiten Verbesserungsprogramms: Erneuerung der Schalt- und Signaltechnik. Und das hat sowohl nachhaltige wie rein praktische Vorteile, schließlich werden hierdurch häufige wartungsbedingte Eingriffe in den Verkehr vermieden.

Die „Vorarbeiten für die „Ampel 4.0“ laufen derzeit. Straßen.NRW erarbeitet dafür die so genannte „Fachschale LSA“, eine umfangreiche Datenbank, die, so Pier, sämtliche Informationen über die einzelnen Lichtsignalanlagen zusammenfasst: „Wo steht die Ampel, welche Ausstattungsmerkmale hat sie? Gibt es Fußgängerverkehr, eine Anforderungstaste, verfügt die Lichtsignalanlage über eine Kamera oder Induktionsschleifen? Und: Handelt es sich schon um eine Anlage mit LED, oder läuft sie noch mit der alten Glühlampen-Technik?“

Kurzfristige Ziele: Automatisierte Betreuung und digitalisierte Verknüpfungen

Die Erstellung der kompletten Datenbank wird etwa zwei Jahre dauern. Die Digitalisierungsmaßnahmen können jedoch bereits vorher starten – die technischen Voraussetzungen dafür existieren schon: In den Schaltkästen vieler Ampelanlagen steckt bereits eine Art SIM-Karte, über die die Anlage im Falle einer Störung selbstständig eine Meldung an die nächste Niederlassung sowie an den Wartungsnehmer verschickt. Hat der die Störung behoben, erhält Straßen.NRW erneut eine Meldung. Diese Abläufe sollen künftig weiter automatisiert werden. Pier: „Die Fachschale wird mit dem SAP-System des Landesbetriebs verbunden sein, was die Abrechnung mit Wartungsnehmern erleichtert. Außerdem ist dort festgelegt, woher die jeweilige Lichtsignalanlage ihren Strom bezieht und wie lange der Vertrag noch läuft. Die Datenbank gibt uns also irgendwann ein Zeichen: Jetzt entweder den Vertrag verlängern oder einen anderen Anbieter suchen.“

Digitale Verbesserungen, die die Betreuung der Ampel deutlich vereinfachen. Und mehr noch: Künftig sollen die etwa 5.200 Lichtsignalanlagen, für die Straßen.NRW zuständig ist, auch verstärkt miteinander kommunizieren können. Wie genau das technisch umgesetzt wird, ist allerdings noch ungewiss: „Wir befinden uns im Moment in einer Zwischenphase: Werden die LSA über Glasfaser verbunden, oder können wir Mobilfunk-Technik nutzen? Beide Systeme haben Vor- und Nachteile. Wir benötigen ein lückenloses Netz, wissen aber nicht, ob zum Beispiel 5G in ein paar Jahren tatsächlich überall vorhanden sein oder ob es Funklöcher geben wird. Glasfaser bietet zwar einen lückenlosen Schirm, erfordert aber umfangreiche Tiefbauarbeiten. Da müssen wir also noch abwarten und uns entscheiden.“

Mittelfristige Ziele: Flexible Ampelschaltungen und Vorbereitung auf das Thema „autonomes Fahren“

Bereits heute verfügt jede Ampel über ein Schaltprogramm, das für die jeweilige Situation an einem Knotenpunkt, also einer Kreuzung oder einem Abzweig, erstellt wurde. Hier kann beispielsweise eine „Grüne Welle“ fest einprogrammiert sein. Eine optimale Ampelschaltung ist aus Sicht von Straßen.NRW jedoch alles andere als starr, sondern reagiert unmittelbar auf die tatsächliche Verkehrssituation. Pier: „Grundsätzlich wollen wir dahin kommen, dass alle Anlagen auf einen zentralen Verkehrsrechner aufgeschaltet werden können. Nehmen wir einmal folgendes Beispiel: Aufgrund eines Unfalls ist eine Autobahn voll gesperrt. Der Verkehr wird über eine Umleitung geführt. Bei Lichtsignalanlagen, die miteinander kommunizieren, könnte man dann längere Grünphasen auf der Umleitungsstrecke bis zur nächsten Autobahn-Auffahrt einrichten.“

Ein Prinzip, dass sich durchaus weiter ausbauen lässt. Stichwort: autonomes Fahren. „Gerade hier wird viel digitale Kommunikation vonnöten sein.“ Beim so genannten „Car 2 Car“ kommunizieren Fahrzeuge miteinander, beim Prinzip „Car 2 X“ kommuniziert das Fahrzeug beispielsweise mit Ampeln oder einem zentralen Verkehrsrechner. Das langfristige Ziel lautet daher: Straßen.NRW will mit seinen Lichtsignalanlagen gerüstet sein für die Kommunikation zwischen Datenträgern und Datensammlern untereinander.

Langfristige Ziele: Mehr Vernetzung über einen zentralen Verkehrsrechner

„Schon heute gibt es in einigen Fahrzeugen Systeme, die Straßenschilder erkennen“, erklärt Pier. Das bedeutet: Kommt ein Tempo-50-Schild, erhält der Autofahrer ein Signal, entsprechend schnell zu fahren. Autonome Fahrzeuge wiederum passen die Geschwindigkeit selbstständig an. Eine „logische Weiterentwicklung“ dieses Prinzips ist die Kommunikation zwischen Lichtsignalanlagen und Verkehrsteilnehmern. „Die Ampel sagt dem heranfahrenden Fahrzeug: Achtung, ich bin noch fünf Sekunden grün, bei deiner gleichbleibenden Geschwindigkeit schaffst du es nicht mehr. Also bitte schon mal bremsen. Oder: Ja, du schaffst es noch, roll also einfach weiter. Oder: Eine LSA sagt der anderen: Achtung, bei mir sind gerade acht Fahrzeugen durchgefahren, bitte die Grünphase etwas verlängern. Ziel ist es, dass nicht alle abbremsen und dann später wieder beschleunigen müssen. Das sorgt für einen optimierten Verkehrsfluss, was wiederum dem Emissionsschutz dient.“

„Herzstück“ dieser Pläne: ein zentraler Verkehrsrechner mit entsprechender Programmierlogik. „Der Rechner weiß, was mache ich im Fall A, was mache ich im Fall B. Irgendwann in der Zukunft wollen wir genau da hin.“ Und das Prinzip lässt sich ausweiten, etwa indem sich auch Städte und Kommunen auf den Verkehrsrechner von Straßen.NRW aufschalten, um Informationen auszutauschen. „Gerade in den Ballungsräumen haben wir ein entsprechendes Potenzial für verbesserten Verkehrsfluss. So ließen sich dann auch die Verkehrsströme an Baustellen oder bei Großveranstaltungen wie Bundesligaspielen oder Konzerten optimieren.“

Die entsprechenden Voraussetzungen für die tatsächliche Umsetzung dieser Zukunftsvisionen schafft der Landesbetrieb Straßenbau derzeit über die „Fachschale LSA“. Denn ohne die entsprechenden Grunddaten, so der Experte von Straßen.NRW, „kommen wir erst einmal nicht weiter“.