Adaptive Ampelsteuerungen – Fluch oder Segen

Wenn es um die Automatisierung und effiziente Gestaltung des Verkehrs in Städten geht, geht, versprechen sich viele Städte von einer adaptiven Ampelsteuerung oder adaptiven Signalsteuerung eine deutliche Verbesserung des Verkehrsflusses und Senkung der Abgasbelastung. Bereits in zahlreichen Städten können die Wartezeiten an Ampeln für Autofahrer um durchschnittlich 30 Prozent verkürzt werden, wie eine Studie der Universität Bochum belegt.

Wie funktioniert eine adaptive Signalsteuerung?

Adaptive Signalsteuerung empfängt über Sensoren Daten, mit deren Hilfe die Einstellungen für Ampelschaltungen angepasst und optimiert werden. Die Phase der Ampelschaltungen wird damit an die aktuelle Verkehrssituation angepasst, wodurch sich Wartezeiten deutlich verkürzen und der Verkehrsfluss verbessern lassen. Dieser Prozess funktioniert in drei Schritten, zunächst erfolgt die Erfassung der Verkehrsdaten mittels eigens angebrachter Sensoren. In einem zweiten Schritt werden diese Daten ausgewertet und errechnet, wie die Ampelschaltung für die jeweilige Situation optimiert werden kann und in einem dritten Schritt werden die Schaltungen anhand der errechneten Optimierung aktualisiert. Dieser Vorgang erfolgt alle paar Minuten, um den Verkehr konstant flüssig zu halten.

Vorteile der adaptiven Signalsteuerung

Neben einer verkürzten Wartezeit an Ampeln, dem offensichtlichsten Vorteil, den die adaptive Signalsteuerung zu bieten hat, gibt es noch weitere positive Effekte.

  • Fahrzeiten in Städten lassen sich im Durchschnitt um etwa 10 % verkürzen. In Städten mit besonders veralteten und ineffizienten Ampelsystemen sogar um bis zu 50 %.
  • Unfallvermeidung ist ein weiterer positiver Aspekt von adaptiven Schaltungen. Studien zeigen, dass Unfallzahlen durch eine verbesserte Ampelschaltung um bis zu 15 % gesenkt werden können.
  • Staus an vielbefahrenen Kreuzungen können aufgelockert und vermieden werden. Dies spart zum einen Fahrzeit und beugt zum anderen der Entstehung von unfallkritischen Situationen vor.
  • Durch die adaptiven Schaltungstechnologien wird Verkehrsplanern eine Fülle von Daten zur Verfügung gestellt, um die Systemleistung zu messen und Probleme zu erkennen und die Verkehrsführung gegebenenfalls verbessern zu können.
  • Die Vermeidung von Staus und Verkehrsverzögerungen durch verstopfte Kreuzungen oder Unfälle senkt Kosten für die Städte, indem die Notwendigkeit für manuelle Schaltungsanpassung gesenkt wird, da die automatischen Schaltungen ständig neu optimiert werden. Auch für die Verkehrsteilnehmer werden Kosten sowie Unannehmlichkeiten gesenkt, die beispielsweise durch erhöhten Zeitaufwand und höheren Kraftstoffverbrauch verursacht werden.

Adaptive Ampelschaltungen in der Praxis

Weniger Wartezeiten, geringere Verkehrsbelastung und weniger Abgase, das liest sich nach einem hervorragenden System, von dem der Verkehr in Städten stark profitieren kann. Wie sieht es jedoch in der Praxis aus? Adaptive Systeme wurden bereits in mehreren Städten getestet, jedoch nicht immer mit dem erwarteten Erfolg:

Kritische Stimmen

Ein Beispiel für eine leider nicht gelungene Umsetzung ist die Stadt Münster. Hier wurde die adaptive Steuerung nach einem Testprojekt im Jahr 2014 wieder durch eine konventionelle Steuerung ersetzt. Der Grund war, dass die Berechnungen in der Realität kaum für eine Verbesserung des Verkehrsflusses sorgten. An zwei Stellen in der Stadt adaptive Steuerungen mit den entsprechenden Sensoren installiert worden. Die Steurungen wurden von einem zentralen Rechner aus gesteuert. Alle 20 Minuten erfassten die Sensoren die Verkehrsdichte in den verschiedenen Fahrrichtungen. Anhand der ermittelten Daten wurden die Schaltungen dem Verkehrsaufkommen angepasst neu berechnet und die Grünzeiten so verteilt, dass möglichst wenig Wartezeiten entstanden. Die Vorgabe lautete, dass mindestens 75 Prozent der Autofahrer die Ampeln überqueren konnten, ohne anzuhalten. Gleichzeitig sollten die Wartezeiten für Fußgänger an Fußgängerübergängen verkürzt werden. 

Allerdings blieb die erwartete Verbesserung aus: die adaptive Steuerung brachte keine positive Veränderung für den Verkehrsfluss im Sinne öfter geschalteter „Grüner Wellen“, die den Autofahrern eine bequeme Weiterfahrt ermöglichen sollten, wenn kein Verkehr aus anderen Richtungen an die Kreuzung kam. In der Praxis blieb dies jedoch aus. Die Stadt stellte keine Verbesserung des Verkehrsablaufes und auch keine positiven Auswirkungen auf die Umwelt durch eine geringere Abgasbelastung fest. Die Stadt Münster ersetzte die adaptive Signalsteuerung infolgedessen wieder durch eine herkömmliche Ampelschaltung. Es sind heute wieder herkömmliche Ampeln mit fest programmierten Grünphasen im Einsatz, da die adaptive Steuerung die in sie gesetzten Wartungen nicht erfüllen konnte. 

Das Beispiel von Münster brachte auch andere Städte dazu, den geplanten Einsatz eines adaptiven Signalsteuerungssystems noch einmal zu überdenken. Osnabrück lehnte die Einführung der adaptiven Schaltung beispielsweise aus den in Münster gemachten Erfahrungen ab.

Ein weiterer Aspekt sind Bedenken hinsichtlich der Manipulationssicherheit der erfassten Daten. Auch wenn die Datenerfassung und Verarbeitung hohen Sicherheitsnormen unterliegt und durch ein VPN legal abgesichert ist, liest man immer wieder von der Furcht vor Manipulation intelligenter Steuerungssysteme durch Hackerangriffe. Um diese abzuwehren, gehören jedoch hohe Sicherheitsstandards zur Norm, sodass Angriffe relativ unwahrscheinlich, jedoch nicht unmöglich sind.

Erfolgreiche Umsetzungen

Eine bessere Erfahrung konnte die Stadt Krakau mit dem Einsatz eines adaptiven Signalsteuerungssystems verbuchen. In Krakau wurden auf insgesamt 19 Kilometern des städtischen Straßennetzes adaptive Steuerungssysteme installiert. Die Wartezeiten an Ampeln konnten erfolgreich reduziert werden, und zwar um durchschnittlich 23 %. Vor Einsatz der adaptiven Steuerungen verbrachten Krakaus Autofahrer jeden Morgen im Durchschnitt etwa 22 Minuten im Stau. Dies konnte das neue System deutlich verringern. Im Fünf-Minuten-Takt werden nun an verschiedenen Punkten Verkehrsdaten per Lichtsignal erfasst, die in Knotenpunkten koordiniert werden und mit deren Hilfe optimale grüne Wellen für die jeweilige Verkehrssituation geschaltet werden. 

Ein Blick in die Zukunft

Eine Verbesserung der Funktion adaptiver Schaltungen könnte durch die Ergänzung durch innovative neue Methoden erfolgen, wie zum Beispiel errechnete Algorithmen, die die Ampelschaltungen in Verbindungen mit Sensoren steuern. Verkehr in Städten ist insgesamt ein komplexes Thema, das sicherlich weiter diskutiert werden muss, um angemessene Lösungen zu finden, die die Verkehrssituation verbessern.