Smarte Ampel

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Problemstellung

Fußgänger unterscheiden sich elementar in ihren jeweiligen Gehgeschwindigkeiten, mit denen sie eine Straße queren: Bestimmte Personengruppen benötigen ein längeres Zeitfenster als andere, beispielsweise ältere, erblindete und gehandicapte Menschen. Das führt immer wieder zu Stress- und Gefahrensituationen für die betroffenen Personengruppen. Ein wesentlicher Teil heutiger Lichtsignalsteuerungen berücksichtigt dies nicht im erforderlichen Maße, sowohl im Hinblick auf den Freigabezeitbeginn bzw. die Freigabedauer als auch im Zusammenhang mit bedingt verträglichen Verkehrsströmen. Insbesondere letzteres führt dazu, dass sich ein erheblicher Anteil der Unfälle mit Personenschäden an Knotenpunkten mit Lichtsignalanlagen (LSA) ereignet.

Projektziel

Das Ziel des Projektes ist es, die Sicherheit und den Komfort der Fußgänger zu erhöhen und damit einhergehend Unfälle prädiktiv zu vermeiden. Realisiert werden soll dies durch eine neuentwickelte Lichtsignalanlagensteuerung, die basierend auf intelligenter Sensorik. Diese soll Unterschiede in den Fußgängergehgeschwindigkeiten, die Verkehrslage und die Zusammensetzung des Verkehrs, sowie Muster im Auftreten von Gefahrensituationen berücksichtigen.

Durchführung

Der Fußgängerquerungsbereich wird mit Kamerasensorik erfasst. Dafür ist eine höhere Auflösung notwendig, um relevante Fußgängereigenschaften zu erkennen. Knotenpunkte und deren Arme werden mittels Thermalkameras erfasst, um nur die Daten zu erhalten, die zur Extraktion von Trajektorien der Verkehrsteilnehmer benötigt werden. Der Schutz der personenbezogenen Daten ist somit gewährleistet. Basierend auf den Sensordaten findet eine neu entwickelte Datenverarbeitung statt.

Erstens sollen KI-Algorithmen verwendet werden, um basierend auf dem zurückgelegten Weg bzw. erkannten Bewegungsmustern der Fußgänger einen Querungswunsch frühzeitig abzuleiten und erstmalig auch die für die Querung zu erwartende Zeitdauer vorherzusagen. Zweitens sollen bildverarbeitende Algorithmen genutzt werden, um basierend auf den Thermalbildern die Verkehrsteilnehmenden zu detektieren, zu klassifizieren und deren Trajektorien zu erfassen. Dies ermöglicht zum einen, Daten wie die Kfz-Verkehrsstärke, die Anzahl und Zusammensetzung wartender Verkehrsteilnehmender oder Ähnliche, der LSA-Steuerung, ohne zusätzliche Erfassungseinrichtungen, z.B. Induktionsschleifen und den hierfür erforderlichen Tiefbau, zur Verfügung zu stellen. Zum anderen kann eine echtzeitfähige Online-Sicherheitsanalyse durchgeführt werden.

Aufbauend auf dieser Datenbasis soll eine LSA-Steuerung mit einer deutlichen höheren Flexibilität als bisher entwickelt werden. Eine solche LSA-Steuerung soll es ermöglichen, in Abhängigkeit der Gehgeschwindigkeiten, der Querungswünsche und der Verkehrslage die zu schaltenden Grünzeiten für die Fußgänger flexibel beginnen bzw. enden zu lassen sowie dynamisch zu verkürzen oder zu verlängern und dadurch den Komfort und die Sicherheit der Fußgänger zu erhöhen. Darüber hinaus ermöglicht die LSA-Steuerung erstmalig entsprechende und bedarfsgerechte Eingriffe basierend auf der Echtzeitsicherheitsanalyse.