02.10.2020 - 08:08

Weniger Stau dank „U-SARAH live“?

Staus und Schadstoffemissionen im Straßenverkehr reduzieren – das ist das Ziel des vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Projektes „U-SARAH live“. Dazu sollen nun Daten zu Verkehrsemissionen in die Steuerung von Streckenbeeinflussungsanlagen integriert werden.

Mit Hilfe von Streckenbeeinflussungsanlagen (SBA) werden auf Autobahnen über dynamische Anzeigen Geschwindigkeitsbeschränkungen, Stauwarnungen oder Lkw-Überholverbote angeordnet. Sie sollen für eine erhöhte Verkehrssicherheit sorgen, einen optimierten Verkehrsfluss und damit indirekt auch für weniger Umweltbelastungen – im besten Fall. Das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierte Projekt „U-SARAH live“ will nun Daten zu Verkehrsemissionen in die Steuerung von SBA integrieren und damit die Belastungen durch Schadstoffe und Lärm weiter reduzieren, ohne dabei den Verkehr unnötig auszubremsen.

„Ziel dieser Studie ist die Optimierung und Implementierung einer Umweltsteuerung in eine bereits existierende Streckenbeeinflussungsanlage, um die Umweltauswirkungen auf den betrachteten Streckenabschnitten zu reduzieren“, erklärt Professor Peter Vortisch, Leiter des Instituts für Verkehrswesen am KIT. „Mit einem im Zuge einer Vorstudie gemeinsam mit Hessen Mobil erstellten mikroskopischen Verkehrsflussmodell können die Auswirkungen der neuentwickelten Umweltsteuerung simuliert und die Steuerung so optimiert werden, dass sowohl der Verkehrsfluss als auch die Umweltwirkungen miteinfließen.“

Als Betreiber von SBA stellt Hessen Mobil, einer der Projektpartner in „U-SARAH live“, reale Daten zur Verkehrssteuerung durch SBA bereit. Die Daten und die Expertise von Hessen Mobil hinsichtlich der Steuerungslogik fließen in die Steuerungsentwicklung und das Verkehrsflussmodell ein. Vor einer Realimplementierung könnten damit die Auswirkungen verschiedener Steuerungsalgorithmen simuliert werden. „In einem Praxistest wollen wir schließlich die neue Steuerung unter realen Bedingungen testen und evaluieren“, sagt Matthias Glatz, Projektleiter bei Hessen Mobil.

Als weiterer Projektpartner im Forschungsvorhaben setzt die aus dem KIT ausgegründete EDI GmbH die umfangreichen Verkehrsdaten ein, um mittels Künstlicher Intelligenz (KI) die Reaktion der Verkehrsteilnehmer auf die dynamischen Geschwindigkeitsbegrenzungen zu modellieren. „Daraus entwickeln wir ein KI-basiertes Akzeptanzmodell und ein Prognosemodell als Module für die Steuerung der SBA“, so Dr. Thomas Freudenmann, einer der Gründer und Geschäftsführer der EDI GmbH. „Mit diesen Modulen soll die bisherige Steuerung erweitert werden.“

Das in „U-SARAH live“ entwickelte Simulationsmodell soll künftig im Qualitätsmanagement und in der Optimierung von Streckensteuerungen eingesetzt werden, sodass Steuerungen effizienter entwickelt werden können. Von den Projektergebnissen würden demnach neben Bevölkerung, Behörden und wissenschaftlichen Einrichtungen auch alle Ersteller von Verkehrsbeeinflussungsanlagen profitieren, heißt es seitens des KIT. „Durch den KI-basierten Ansatz kann die Verkehrslage in den nächsten Minuten geschätzt und damit der Verkehr noch besser geregelt werden. Die simulationsbasierte Entwicklung ermöglicht eine einfache Integration der Emissionen in die Steuerung von Streckenabschnitten, ohne hohe Anschaffungskosten für Messtechnik“, erklärt Sebastian Buck vom Institut für Verkehrswesen des KIT, der das Gesamtprojekt leitet. „Durch eine Reduzierung der Emissionen und die Optimierung des Verkehrsflusses können die wirtschaftlichen Schäden durch Stau und Emissionsüberschreitungen verringert werden.“

In allen Schritten soll eine innerhalb des Projektes entwickelte Analyseplattform helfen, die großen Datenbestände der SBA unter verschiedenen Gesichtspunkten zu untersuchen. Die Plattform wird der Öffentlichkeit über die mCLOUD des BMVI zugänglich gemacht, damit die Daten nicht nur offen, sondern verständlich visualisiert zur Verfügung stehen.
Der Name „U-SARAH live – Simulative Optimierung und Praxistest einer umwelt- und lärmabhängigen Steuerung von Streckenbeeinflussungsanlagen“ ergibt sich aus Ergänzung der bisher eingesetzten Steuerung SARAH (Streckensteuerung mit Antizipierendem Regelbasiertem Ansatz in Hessen) um ein Umweltmodul und dessen Abgleich mit realen Verkehrsdaten (live).

Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) fördert das Projekt im Rahmen der Forschungsinitiative mFUND (Modernitätsfonds). Mit mFUND unterstützt das BMVI seit 2016 Forschungs- und Entwicklungsprojekte rund um digitale datenbasierte Anwendungen für die Mobilität 4.0.

Autor: jst

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