Back
Back
  • 25.248 Sensoren für La La Land.

  • 25.248 Sensoren für La La Land.

    • 08.03.2017
    • Vernetzung
    • Illustration: Realgestalt
    • Text: Steffan Heuer
    • Fotos: Patrick Strattner

    Das ultimative Ampelprinzip: Los Angeles bereitet sich mit seinem System zur intelligenten Verkehrsregelung auf die vernetzte Zukunft vor.

    Der Nachmittagsverkehr strömt über den La Cienega Boulevard, bis er an der Kreuzung mit dem Olympic Boulevard in Beverly Hills unerwartet auf ein Hindernis trifft. Zwei Streifenwagen sind an einer Bushaltestelle im Einsatz und blockieren eine dringend benötigte Spur. An dieser Kreuzung ist gerade ein Stau im Entstehen begriffen, und in jeder Spur eingelassene Sensoren senden einen stummen Alarm in ein Bürogebäude im Zentrum von Los Angeles.

    Die elektronischen Warnsignale gehen in Echtzeit bei Jeffrey Xu ein. Der Verkehrsingenieur leitet das “Automated Traffic Surveillance and Control System” der Stadt, kurz ATSAC, das die rund 7,5 Millionen Fahrzeuge in Los Angeles im Fluss halten soll. Sobald die Kette roter Punkte quer über alle Fahrbahnen an dieser neuralgischen Kreuzung auf einem seiner Monitore aufleuchtet, schaltet Xu einen Livefeed der Überwachungskameras auf eine Wand großformatiger Bildschirme vor seinem Schreibtisch und zoomt auf die Bushaltestelle. “Polizei-Einsatz. Dann müssen wir die Taktzeit etwas anpassen”, sagt Xu und verlängert die Grünphase für Verkehrsteilnehmer auf La Ceniega um ein paar Sekunden mehr als die automatische Software bereits zugewiesen hat.

    Anpassungsfähige Algorithmen

    Die viel befahrene Kreuzung nordwestlich vom Zentrum ist eine von fast 4.700 Ampelanlagen, die ATAC-Algorithmen rund um die Uhr überwachen und anpassen. In ihre Berechnungen fließen viele Faktoren ein: der aktuelle Verkehrsfluss, Reisegeschwindigkeit, Wochentag und Uhrzeit, Veranstaltungen und Feiertage, selbst Rettungsfahrzeuge auf dem Weg zu einem Einsatz. Dieses komplizierte elektronische Nervensystem soll dafür sorgen, dass alle Verkehrsteilnehmer der Millionenstadt — von Pkw, Lkw, Fußgängern und Fahrradfahrern bis hin zu Bussen und Straßenbahnen — optimal in Bewegung bleiben, während sie auf dem 12.070 km langen städtischen Straßennetz sowie auf den chronisch überfüllten Freeways mit weiteren 291 km Länge unterwegs sind.

    Seit es 1984 anlässlich der Olympischen Spiele ans Netz ging, ist ATSAC über drei Jahrzehnte hinweg kontinuierlich ausgebaut worden, so dass es heute rund 1.212 Quadratkilometer Stadtgebiet abdeckt und als modernstes System zum Verkehrsmanagement in den gesamten USA gilt. Seine Algorithmen verarbeiten eine wachsende Liste von Datenquellen, allen voran den Input, den mehr als 25.000 im Asphalt eingelassene Sensoren im Sekundentakt liefern, sowie die Feeds von 560 Kameras, die alle wichtigen Kreuzungen im Auge haben. Sämtliche Daten fließen über eine sichere Standleitung in ein Kontrollzentrum, das sich vier Stockwerke unter dem Rathaus von Los Angeles befindet. Obendrein überwacht ATSAC die Belegung von knapp 35.000 Parkuhren in der Stadt und kann ihre Gebühren je nach Tageszeit und Nachfrage dynamisch anpassen.

    Los Angeles hält seit langem den traurigen Rekord als eine der am schlimmsten verstopften Großstädte der Welt, da sich jeden Tag rund sechs Millionen Pendler im eigenen Auto durch die Stadt wälzen. Im Stau-Index des Navigationsdienstes TomTom steht LA weltweit an zehnter Stelle und in Amerika auf Platz eins. Dank permanenter Staus erhöht sich die durchschnittliche Fahrzeit um 41 Prozent und der Benzinverbrauch um rund 95 Liter im Jahr. Angelenos verlieren so Tag für Tag 43 Minuten im Stop-and-Go Verkehr, was sich übers Jahr auf fast eine gesamte Woche addiert. Die Strecke von Santa Monica an der Pazifikküste bis in die Innenstadt misst zwar nur 27 Kilometer, dauert zu Stoßzeiten jedoch mehr als eine Stunde. Auch wenn die legendären Freeways nicht Teil des von  ATSAC verwalteten städtischen Systems sind, symbolisiert Interstate 405 besser als jede Straße das Stauproblem. Über die meist befahrene Autobahn des Landes rollen täglich mehr als 300.000 Fahrzeuge, so dass Verkehrsexperten die Definition der” Rush Hour” auf sage und schreibe fünf Stunden (von 15 – 20 Uhr) ausgedehnt haben.

    Wie erkennen Sensoren einen Radfahrer?

    Ingenieure der städtischen Verkehrsbehörde LADOT haben die notwendigen Algorithmen im eigenen Haus entwickelt. Ihre Software vergleicht eine historische Baseline für jeden Standort mit der aktuellen Verkehrslage und kann so Parameter wie die Taktzeiten für eine Ampelanlage und ihren Offset, also den zeitlichen Abstand zwischen mehreren Kreuzungen, dynamisch anpassen, damit möglichst viele Fahrer auf der grünen Welle rollen. Das System kann auch automatisch einem einzelnen verspäteten Bus an Ampelkreuzungen Priorität gewähren, bis er seinen Fahrplan wieder eingeholt hat. An multimodalen Kreuzungen fließen außerdem die Zustandsmeldungen von Straßenbahnen oder Buslinien ein, die auf einer eigenen Expressspur unterwegs sind, sowie aus dem ständig ausgebauten Netz an Radwegen. Letzteres hat sich als besondere Herausforderung erwiesen, da Fußgänger oder Radfahrer für einen Sensor bedeutend schwerer zu erkennen sind als ein Pkw, der mit seiner Masse eine magnetische Induktionsschleife in der Fahrbahn auslöst. Von Montag bis Freitag haben zwei Mitarbeiter aus Xus Team das Kontrollzentrum zwischen 6 und 19 Uhr im Auge. Nachts und an Wochenenden ist die Software sich selbst überlassen.

    “Wir haben ATSAC in zwei großen Phasen ausgebaut, angefangen mit der ursprünglichen Vision aus dem Jahr 1984, und haben das System kontinuierlich erweitert, um für die heraufziehende Welt des Internets der Dinge sowie vernetzte und autonome Fahrzeuge vorbereitet zu sein”, erklärt Dan Mitchell, stellvertretender Direktor von LADOT. Der letzte Meilenstein war das Jahr 2013, als jede Ampelanlage im Stadtgebiet ans ATSAC-Netz ging. Die 4.700 Kreuzungen hängen an einem redundanten Ring aus 40 regionalen Knotenpunkten, die mit der Zentrale über ein gesichertes Glasfasernetz verbunden sind. Bislang hat ATSAC rund 420 Millionen Dollar gekostet, finanziert durch Bundesmittel aus Washington, den Staat Kalifornien und städtische Quellen. Andere Kommunen in den USA haben das System zudem für ihren Gebrauch lizenziert.

    „ Wir wollen den gesamten Film sehen, wie sich Fahrzeuge in Echtzeit durch die Stadt bewegen. “

    Jeffrey Xu, ATSAC-Leiter

    Emissionen reduzieren

    Laut einer Studie des Texas A&M Transportation Institute erfüllt ATSAC die Erwartungen der Verkehrsplaner. Die intelligente Verkehrssteuerung hat die Reisegeschwindigkeit in Los Angeles um durchschnittlich 13 Prozent erhöht, Verzögerungen durch Staus um mindestens ein Drittel reduziert und gleichzeitig Benzinverbrauch und Emissionen um 3-4 Prozent gesenkt. Somit kann ATSAC die negativen Folgen des anhaltendem Bevölkerungswachstums und höheren Verkehrsaufkommens abfedern.

    Die größten Herausforderungen stehen indes noch bevor, während der Ballungsraum in Südkalifornien weiter wächst und Stadtplaner die Bevölkerung zum Umsteigen vom eigenen Wagen auf andere Verkehrsmittel bewegen wollen. So hat die Region bisher mehrere Milliarden in den Ausbau von mehr als 160 Kilometern seines Metro genannten Schienennetzes gesteckt, um das ÖPNV-Angebot zu verbessern. Vergangenen November bewilligten Wähler eine Steuererhöhung, um zusätzliche $42 Milliarden in neue Straßenbahn-, U-Bahn-, und Expressbus-Linien zu investieren. Langfristig hofft LA, ein Viertel seiner Bürger zu regelmäßigen Nahverkehrskunden zu machen — mehr als drei Mal so viele wie heute. Wenn man diesen Wandel beim Verkehrsverhalten mit dem Heraufziehen von Ridesharing-Diensten und autonomen Fahrzeugen kombiniert, so LADOT-Manager Mitchell, ergeben sich ungeahnte Möglichkeiten für die Stadt, eine Daten-getriebene und somit intelligentere Mobilität aus einem Guss zu schaffen.

    Aktuelle Daten direkt ins Fahrzeug beamen

    Ihm schwebt ein Feedback-Kreislauf vor zwischen den von ATSAC gebündelten Daten und den Informationen, die individuelle Verkehrsteilnehmer via Sensoren aus einem vernetzten Fahrzeug oder per Smartphone aktiv oder passiv beisteuern. Eine Partnerschaft mit der zu Google gehörenden Navigations-App Waze, die schätzungsweise anderthalb Millionen Angelenos benutzen, um Staus zu vermeiden, ist ein erster Schritt in diese Richtung.

    So strömen Verkehrsbeeinträchtigungen oder Unfälle, die Waze-Nutzer melden, automatisch ins ATSAC-Kontrollzentrum, um dessen Ingenieure auf neue Probleme aufmerksam zu machen. “Bisher hatten wir nur Informationen über bestimmte Standorte, die eine Momentaufnahme waren. Doch wir wollen den gesamten Film sehen, wie sich Fahrzeuge in Echtzeit durch die Stadt bewegen”, erklärt ATSAC-Leiter Xu. Da immer mehr Autos mit der städtischen Infrastruktur vernetzt sind, könnte seine Behörde im Gegenzug wichtige Informationen wie die Ampeltaktung live in Fahrzeuge streamen, etwa um zeitnahe Empfehlungen zur Reisegeschwindigkeit anzuzeigen.

    “Es gibt wohl kaum eine andere Stadt, in der an jedem beliebigen Standort so viele Daten verfügbar sind. LA hat die einmalige Chance, diese Informationen zu teilen und den Verkehrsfluss zu optimieren”, sagt Mitchell. Unter anderem will er mit externen Partnern zusammen arbeiten, um neue Dienstleistungen rund um moderne und komfortable Mobilität zu entwickeln. Die Verkehrsbehörde legte dazu im Herbst 2016 ihre Vision für ATSAC 3.0 vor, wonach sich das System zu einer “Innovationsplattform” für “urbane Mobilität im digitalen Zeitalter” entwickeln soll, um die Sicherheit für Fußgänger zu erhöhen und ein nahtloses, multimodales Transportwesen zu schaffen.

    „ Es gibt wohl kaum eine andere Stadt, in der an jedem beliebigen Standort so viele Daten verfügbar sind. “

    Dan Mitchell, Stv. Direktor LADOT

    Wie alles besser fließt

    Diese Vision fügt sich in den größeren Trend, Ballungsgebiete mit mehr Intelligenz auszustatten, die allen Verkehrsteilnehmern zugutekommt. Die Mobilitätsplattform HERE etwa hat unlängst einen neuen Dienst namens “Electronic Horizon” vorgestellt, der punktgenaue Verkehrsinformationen direkt in die hoch auflösenden HD-Kartendisplays eines Pkw einspeist, damit Fahrerassistenzsysteme oder autonome Fahrzeuge im Voraus wissen, was sie an der nächsten Kurve oder Abfahrt erwartet. In Pittsburgh hat ein aus der Universität Carnegie Mellon ausgegründetes Start-Up namens Surtrac damit begonnen, ein eigens Netz aus intelligenten Ampelanlagen anzulegen. Jede Ampel verfügt über Radar und Kameras, um seine eigenen Schaltungstakte festzulegen und sie an Ampeln in der unmittelbaren Umgebung auszusenden. In der nächsten Ausbaustufe sollen diese Daten mit vorbei fahrenden Autos geteilt werden. Surtracs dezentrales Modell unterscheidet sich von der zentralisierten ATSAC-Architektur, doch es hat dasselbe Ziel vor Augen: den Verkehrsfluss einer Metropole für das 21. Jahrhundert zu optimieren.

    ATSAC auf einen Blick:

    Gegründet: 1984

    In Fahrbahnen eingebettete Sensorens: 25.248

    Vernetzte Ampelanlagen: 4.689

    Kameras: 560

    Zahl der in LA zugelassenen Fahrzeuge: 7,5 Millionen

    Städtische Straßen: 12.070 km

    (Quelle: LADOT)

    Grün in alle Richtungen

    Mit diagonalen Zebrastreifen, wie man sie aus Tokio kennt, erhöht LA an vielbefahrenen Kreuzungen die Sicherheit für Fußgänger. So ist die Zahl der jährlichen Unfallopfer an der Kreuzung Highland und Hollywood von 13 auf Null gesunken. Als Teil des Plans “Vision Zero”, mit dem die Zahl der Unfalltoten bis 2025 auf Null gesenkt werden soll, will LA demnächst weitere acht Kreuzung mit “Scramble Crosswalks” entschärfen.

    Verwandte Themen.