Stadt der Zukunft – Verkehrslösungen

Bereits 1924 errichtete Siemens in Berlin die erste Ampel Europas, die am Potsdamer Platz den Verkehr regelte. Doch was vor 80 Jahren half, reicht heute nicht mehr. In Zukunft ermitteln eine Vielzahl von Sensoren den Verkehrsfluss, dem sich dann die Ampelsteuerungen automatisch anpassen, U-Bahnen fahren selbsttätig im Minutentakt und elektronische Tickets werden per Funk ausgelesen.

Bereits im Jahr 2007 sollen nach UN-Prognosen weltweit mehr Menschen in Städten als im ländlichen Raum wohnen (siehe Fakten und Prognosen). Allerdings will Hartmut Scherer-Winner, Berater bei Siemens Corporate Technology (CT) für Verkehrstechnologien, auch nicht alle damit verbundenen Verkehrsprobleme über einen Kamm scheren: "Während in manchen sich entwickelnden Ländern oft grundlegende Infrastrukturen wie Straßen oder Ampelsteuerungen erst noch aufgebaut werden müssen, können die Metropolen Europas, Japans und der USA meist nicht einfach noch mehr Straßen bauen, sondern müssen mittels Telematiklösungen die vorhandene Infrastruktur und die Verkehrsträger effizienter ausnützen.” Erste Ansätze dazu sind gemacht.

Allerdings wissen die Verkehrsplaner oft noch zu wenig, was auf den Straßen wirklich passiert. Scherer-Winner betont deshalb, dass für eine optimale Verkehrsanalyse eine zuverlässigere und verbesserte Sensorik am Wichtigsten sei. Siemens habe zwar eine lange Tradition, wie über Schleifen in der Straßendecke der Verkehr erfasst wird, aber diese Technik hat Grenzen. "Zum einen ist das Verlegen sehr aufwändig, zum anderen verschleißen die Schleifen, weshalb viele vergrabene Detektoren kostspielig repariert werden müssen. Ich denke deshalb, dass der Trend zur oberirdischen Verkehrserfassung mit so genannten Smart Sensors geht, obwohl sie zur Zeit noch nicht so präzise wie Schleifen funktionieren. Aber sie werden besser.”

Ein Beispiel für oberirdische Verkehrssensoren ist die Messstation Traffic Eye Universal für den Stadtverkehr. Ein Infrarot-Detektor ermittelt auf jeder Fahrspur die Anzahl der Fahrzeuge sowie deren Länge und Geschwindigkeit. Daraus wird z.B. die Standardabweichung der Geschwindigkeit berechnet, die ein Maß für die Tempounterschiede der Verkehrsteilnehmer ist. Je höher diese sind, desto wahrscheinlicher droht ein Stau.

Siemens-Forscher arbeiten darüber hinaus an neuen Erkennungssystemen wie Videosensoren, die nicht nur Verkehrsbilder auf die Monitore in der Leitzentrale übermitteln, sondern auch besondere Verkehrssituationen wie Störungen oder Unfälle mittels intelligenter Bildverarbeitung erkennen können und dann automatisch davor warnen (siehe Beitrag Sehen und Verfolgen in Pictures of the Future, Frühjahr 2003).

Grüne Wellen für optimalen Verkehrsfluss. Doch wie raffiniert auch immer die einzelnen Detektoren arbeiten, sie können nur Puzzlesteine sein, die erst zusammengesetzt das ganze Verkehrsnetz einer Stadt abbilden. Um daraus optimale Verkehrsflüsse zu organisieren, haben Siemens-Entwickler innerhalb des Verkehrskonzepts SITRAFFIC ein System namens MOTION geschaffen, das möglichst viele Grüne Wellen automatisch schaltet. MOTION geht dabei in vier Schritten vor: Zuerst erfasst es die Daten der verschiedenen Messstellen und bereitet sie auf. Dann analysiert und modelliert das Programm den Verkehr mit Hilfe dieser Daten. Im dritten Schritt entwickelt es daraus Signalanweisungen für die Ampeln, beispielsweise wie lange die einzelnen Phasen dauern dürfen, damit der Verkehr möglichst zügig durch die Stadt gleitet. In einem vierten Schritt prüft das Verfahren diese Signalprogramme alle fünf bis fünfzehn Minuten, ob sie auf Grund geänderter Verkehrssituationen optimiert werden sollen. Wenn ja, werden die neuen Steuerbefehle online zu den Ampelschaltungen übertragen.

Dazu gehört auch, dass MOTION auf Wunsch Straßenbahnen oder Bussen bevorzugt freie Fahrt gewährt. Keine leichte Aufgabe, denn das Programm muss bei jedem Eingriff das gesamte Verkehrsnetz im Blick behalten, sonst wird der Verkehr in besonders überlasteten Straßen schwerwiegend gestört und Teile des Netzes können kollabieren. Das Problem: Immer mehr Autos verfügen über Navigationsgeräte, die Verkehrsmeldungen von privaten Anbietern empfangen und verarbeiten, die nicht mit den öffentlichen Leitzentralen abgestimmt sind. Die Folge: Diese Autofahrer werden z.B. durch verkehrsberuhigte Nebenstraßen oder über Strecken geleitet, in denen die öffentliche Leitzentrale lange Rotlichtphasen geschaltet hat. Die Fahrzeiten würden so unnötig verlängert. Das wollen Siemens-Forscher verbessern.

Deshalb beteiligen sie sich an der Forschungsinitiative INVENT (Intelligenter Verkehr und nutzergerechte Technik) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem Projekt Netzausgleich Individualverkehr – Laufzeit bis 2005. Das Ziel der Forscher ist ein optimierter Routenführer. Er soll die einzelne Fahrzeuge so leiten, dass die Autofahrer nicht nur ihren Wunsch nach der schnellsten und kürzesten Wegstrecke erfüllt bekommen, sondern gleichzeitig auch die übergeordneten Verkehrsstrategien der öffentlichen Leitzentralen wie "Grüne Wellen” in diese individuelle Zielführung einfließen. Dafür brauchen die Navigationszentralen aber noch mehr Informationen über die aktuelle Verkehrslage und den Straßenzustand. Neben den stationären Erfassungsanlagen wollen die Forscher deshalb zusätzlich noch so genannte Floating Cars nutzen, also im Verkehr mitschwimmende Fahrzeuge, die selbst als mobile Datensammler dienen. Im Prinzip können das heute schon viele moderne Autos. Zahlreiche Sensoren registrieren nicht nur über GPS die Fahrzeugposition, sondern auch die Geschwindigkeit oder die Wischer-, Licht- und Bremsfunktionen, die Auskunft über Wetterbedingungen und drohende Staus geben könnten. Diese Daten müssten nur noch anonym über Mobilfunk an eine Verkehrszentrale übertragen und dort für individuelle Routenempfehlungen ausgewertet werden.

Bereits 1983 hat Siemens das erste vollautomatisch fahrerlose Bahnsystem der Welt in Lille, Frankreich, eingeweiht. Inzwischen sind weltweit mehrere automatische U-Bahnen in Betrieb, unter anderem in Kanada, Japan, Großbritannien und China. Nur Deutschland zögerte lange, obwohl in den 80er und 90er Jahren in Berlin automatische U-Bahnen getestet wurden. Aber jetzt soll die erste vollautomatische U-Bahn im Jahr 2006 in Nürnberg rollen – und das mit einer Besonderheit, die bisher weltweit erstmals realisiert wird, so Projektleiter Helmut Beismann von Siemens Transportation Systems in Nürnberg/Erlangen.

Auf einem Streckenabschnitt werden automatische und konventionelle U-Bahnen etwa zwei Jahre lang gemeinsam fahren können, bis die U-Bahn ab 2007 ganz auf Automatikbetrieb umgerüstet wird. Das klingt einfacher als es ist. Denn zwei unterschiedliche Bahnsysteme mit ihren jeweils spezifischen Signalsteuerungen werden auf dem gleichen Gleis betrieben. Trotzdem sollen die Züge, ob automatisch oder konventionell, dicht hintereinander fahren können: Der fahrerlose Zug folgt im Abstand von ein bis zwei Minuten dem konventionellen Zug, während sich umgekehrt die handgesteuerte U-Bahn aus Sicherheitsgründen etwa drei bis vier Minuten hinter einem Automatik-Zug halten muss. "Das technische Know-how steckt in der Abstimmung der beiden Signalprogramme”, erklärt Beismann. "Das Nürnberger Modell könnte daher sehr gut zum Vorbild für andere Städte werden, die in ihr bestehendes U-Bahn-Netz eine fahrerlose Bahn integrieren wollen.”

Tickets aus dem Handy. Mehr Komfort für Fahrgäste des Öffentlichen Nahverkehrs verspricht ein Pilotprojekt Elektronisches Ticketing von Siemens Business Services, das im Ländereck zwischen Tschechien und den drei deutschen Bundesländern Bayern, Thüringen und Sachsen erprobt wird. Die Fahrgäste von Bus und Bahn brauchen keine Tickets mehr am Automaten zu ziehen, sondern buchen einfach über ihr Handy eine Fahrerlaubnis.

Dazu muss sich der Nutzer vorher nur einmal bei einer Servicezentrale anmelden und ein kleines Buchungsprogramm auf sein Java-fähiges Mobiltelefon laden. Per Tastendruck bestellt er über die Menüsteuerung virtuelle Fahrscheine, die auf einem Server liegen, auf den nur der Kontrolleur zugreifen kann. Wem die Tipperei auf dem Handy zu viel ist, der ruft eine spezielle Buchungsnummer an, unter der sich ein Sprachcomputer meldet, und gibt dort seine Bestellung ab. Während des Tests bis April 2004 wird der Fahrpreis per Lastschrift eingezogen – später soll er über die Telefonrechnung, Kredit- oder Prepaid-Karte bezahlt werden können.

Das Erfassungssystem merkt auch, wenn der Fahrgast wieder aussteigt. Erst jetzt schickt es die Daten über Mobilfunk an eine Zentrale. Dort wird die individuelle Fahrstrecke berechnet. Der Fahrgast bezahlt dann entweder per Rechnung, oder die Zentrale zieht den Fahrpreis direkt vom Prepaid-Konto ab. Alternativ zur Chipkarte bauen die Siemens-Forscher die Raumerfassungs-Technologie auch in Handys ein, so dass sogar eine Karte überflüssig wird. Wann allerdings der intermobilPASS eingeführt wird, ist noch unsicher. "Um die Technologie weiter zu entwickeln, suchen wir noch Finanzierungsmöglichkeiten. Denn wir wollen sie so ausbauen, dass der Fahrgast mit der Ticket-Chipkarte oder dem Handy durch ganz Deutschland reisen kann, vielleicht in zehn Jahren sogar durch ganz Europa”, verrät Almy seine Vision.

Rolf Sterbak