Operative Regionale Integrierte und Optimierte Korridorsteuerung in Nürnberg

Im Projekt Operative Regionale Integrierte und Optimierte Korridorsteuerung in Nürnberg (ORINOKO), das der Bund im Rahmen des Forschungsprogramms »Verkehrsmanagement 2010« fördert, entwickelt das Fraunhofer IVI zwischen 2004 und 2008 praktikable und finanzierbare Lösungsansätze für eine umfassende stadtweite Verkehrslageerfassung und für die weitere Verbesserung der Lichtsignalsteuerung. Hierzu werden Datenfusionsverfahren, Prognosetechniken sowie neue makroskopische netzadaptive Steuerungsverfahren untersucht und exemplarisch umgesetzt. Ein wichtiges Augenmerk richtet sich auf die Übertragbarkeit der Lösungsansätze auf andere Städte. Mit Videodetektion und Taxi-basierten floating car data (FCD) werden in ORINOKO zwei Verkehrslageerfassungssysteme weiterentwickelt, die wesentlich wirtschaftlicher erscheinen als Induktionsschleifen und die sich auch für einen flächendeckenden Einsatz im gesamten Stadtgebiet gut einsetzen lassen.

Diese neue Datengrundlage kommt für die Qualitätssicherung im Straßenverkehr, für Verkehrsinformation und für die Dynamisierung der Signalprogrammauswahl zum Einsatz.

Für das Projekt wird das im Südosten der Stadt Nürnberg gelegene und mit umfangreicher Sensorik und Aktorik ausgestattete »Dynamische Verkehrsleitsystem Messe/Stadion/ARENA (VLS)« als Forschungsplattform genutzt. Dort können die Ergebnisse und Endprodukte bezüglich ihrer Wirksamkeit im Berufs- und Veranstaltungsverkehr gut getestet und evaluiert werden. Außerdem werden Reisezeitdaten aus der bis zu 500 Fahrzeuge umfassenden Nürnberger Taxi-Flotte sowie Verkehrsdaten des öffentlichen Personennahverkehrs aus der Rechnerzentrale der VAG verwendet.

Die Aufgaben des Fraunhofer IVI innerhalb von ORINOKO bezogen sich vor allem auf Verbesserungen und Qualitätsanalysen hinsichtlich der automatischen Videodetektion, auf die Untersuchung von Möglichkeiten zur Verkehrsdatenfusion und -prognose, auf die Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung von Detektorstandorten sowie auf die Implementierung eines Werkzeugs zur Bestimmung von Abhängigkeiten zwischen Staugeschehen auf der Straße und Verspätungen bei Bus und Bahn.

Das Fraunhofer IVI beschäftigt sich seit langer Zeit mit der Entwicklung von bildgestützten Detektionsverfahren für den Straßenverkehr. Im Rahmen von ORINOKO wurde ein modularer Ansatz weiterentwickelt, bei dem die Objektidentifikation auf einem orthogonalisierten und bezüglich der perspektivischen Verzerrung normalisierten Bildausschnitt beruht. Es lassen sich damit räumliche Belegungsgrade, Rückstaulängen, Geschwindigkeiten und Verkehrsstärken erheben sowie Fahrzeugklassen (Pkw, Lkw) unterscheiden. Beim derzeitigen Stand der Rechentechnik können mit einem Videosystem sechs bis acht Detektionszonen von bis zu 50 Metern Länge ausgewertet werden.

In der letzten Projektphase wurde die Zuverlässigkeit des Verfahrens unter verschiedenen Randbedingungen (Witterung, Sichtgeometrie u. a.) untersucht. Dabei flossen sowohl Handzählungen als auch automatisch erhobene Vergleichsmesswerte ein. Als sehr hilfreich zur systematischen Untersuchung geometrischer Effekte (Sichtwinkel, Entfernung, Überdeckungen) auf die Detektionsgüte hat sich die Möglichkeit der Erstellung dreidimensionalen Animationen mit Hilfe des Mikrosimulationssystem VISSIM^® (PTV AG) erwiesen. Im Projekt wurde darauf aufbauend ein standardisierungsfähiges Verfahren zur Evaluation und ggf. Zertifizierung von Videodetektoren konzipiert.

Die Fusion von Verkehrsdaten aus unterschiedlichen Datenquellen (z. B. Video, FCD, Induktionsschleifen) zählt zu den aktuellen Herausforderungen im Verkehrsmanagement. Insbesondere die Frage, wie die zeitlich und räumlich oft noch lückenhaften und einen Streckenbezug aufweisenden Informationen aus FCD mit den stationären Detektoren auf der Datenebene so verbunden werden können, dass zu jeder Zeit für ein gewünschtes Teilnetz ein konsistentes und zuverlässiges Verkehrslagebild und eine für Steuerungsaufgaben brauchbare Kurzfristprognose generiert werden kann, wird intensiv untersucht.

Das Fraunhofer IVI entwickelt hierfür ein auf dem Ähnlichkeitsvergleich von Raum-Zeit-Mustern bestimmter Verkehrskenngrößen basierendes Verfahren zur Kurzfristprognose des Verkehrsablaufs auf Straßen.

In diesem Zusammenhang interessiert auch die Frage, wie viele Querschnittsdetektoren in einem Straßennetz noch zusätzlich notwendig sind, wenn ein konkretes Abdeckungsniveau mit FCD-generierten Messwerten vorausgesetzt werden kann. Das Fraunhofer IVI testet hier unterschiedliche Ansätze der multivariaten Datenanalyse und verbindet diese auf innovative Weise.

Ferner werden einem sogenannten RBL-Infotool die Informationen zur Fahrplanlage mit der korrespondierenden Verkehrslage des Straßenverkehrs systematisch verknüpft, statistisch ausgewertet und kontextbezogen visualisiert. Das Fraunhofer IVI entwickelt die dafür notwendigen Verfahren und implementiert diese. Funktionalitäten und Ergonomie werden dabei in enger Zusammenarbeit mit den künftigen Nutzern abgestimmt.

Das Projekt ORINOKO wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Initiative »Verkehrsmanagement 2010« gefördert. Projektträger im Auftrag des BMBF ist die TÜV Management Systems GmbH.

Konsortialpartner:

• Stadt Nürnberg (Projektleitung)
• Verkehrsplanungsamt
• DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Berlin
• M.N.O. Stühler
• Siemens AG
• SSP Consult
• Taxi-Zentrale Nürnberg,
• VAG Verkehrsaktiengesellschaft Nürnberg,
• CNA Nürnberg