Fahrzeitprognose für die ÖPNV-Beschleunigung bei Rückstau an LSA

Derzeit erhält das Fahrpersonal keine Information über eine Anmeldung an der LSA. Im Projekt LOGIN soll dieses Problem gelöst werden.

Für eine ÖPNV-Beschleunigung melden sich ÖPNV-Fahrzeuge üblicherweise an festgelegten Positionen an Lichtsignalanlagen (LSA) an. Bei Stadtbahnen geschieht dies bspw. über Koppelspulen im Bahngleis, bei Bussen und Straßenbahnen etwa durch sogenannte R09/16-Funktelegramme. Als Reaktion auf die Anmeldung erfolgt nach einer zuvor festgelegten Dauer eine Freigabe am entsprechend angefragten Signalgeber so, dass eine ungehinderte Durchfahrt möglich ist. Da auf dem Fahrweg zwischen Anmeldeort und LSA kein Informationsaustausch mehr stattfindet, besteht eine Informationslücke über den weiteren tatsächlichen Fahrtverlauf. Weiterhin fehlt es dem Fahrpersonal während des gesamten Fahrtverlaufs an Informationen über den Bevorrechtigungszustand (Wurde meine Priorisierungsanfrage akzeptiert?) sowie über den gewährten Freigabezeitraum (Wann erhalte ich meine Freigabezeit?). Durch die Nutzung von V2I-Kommunikationstechnologien nach den Standards ETSI ITS-G5 und ISO/TS 19091 soll dieses Problem im Projekt LOGIN (Lichtsignalanlagen optimal gesteuert im Nahverkehr) gelöst werden. Die grundsätzliche Machbarkeit der kooperativen intelligenten Transportsysteme (C-ITS) wurde bereits in diversen Projekten wie bspw. VERONIKA, BiDiMoVe und KOMOD nachgewiesen. Für die Echtzeitkommunikation werden hierbei Fahrzeuge des ÖPNV mit Onboard Equipment (OBE) und die LSA mit Roadside Units (RSU) ausgestattet. In LOGIN werden praktikable Migrationspfade für die Einführung der hochkomplexen Systeme gesucht. Hierzu werden 30 Fahrzeugen des ÖPNV (10 Stadtbahnen, 20 Bussen) ertüchtigt, sodass die Kommunikation auf 4 Untersuchungsgebieten mit insgesamt 18 LSA ermöglicht wird.

Der bidirektionale Datenaustausch zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur umfasst im Sinne der ÖPNV-Beschleunigung im Wesentlichen ein Datenpaket für die Fahrzeuganmeldung (SRM = Signal Request Message) sowie eines über den Signalisierungszustand der LSA (SPaT = Signal Phase and Timing). In der SPaT-Nachricht ist im besten Fall eine Schaltzeitprognose vorhanden. Der vorliegende Beitrag fokussiert sich auf die SRM-Nachricht und insbesondere die hierin enthaltene Ankunftszeitprognose (ETA = Estimated Time of Arrival). Im Kontext von C-ITS können Fahrzeuge ihren voraussichtlichen Ankunftszeitpunkt an der Haltlinie einer LSA übermitteln. Durch die selbstständige Analyse des aktuellen Fahrzustands (bspw. der aktuellen Geschwindigkeit oder dem verbleibenden Fahrweg bis zur Haltlinie) können die im C-ITS vernetzten Fahrzeuge den übermittelten ETA-Wert auch verkehrssituationsabhängig im Zulauf an die LSA aktualisieren. Besonders relevant wird dies, wenn sich Fahrzeuge im Mischverkehr bewegen, da die Fahrzeit hier sehr stark vom aktuellen Verkehrszustand abhängt. Es ergibt sich der naheliegende Bedarf, die stauinduzierten Verlustzeiten in den zu übermittelnden ETA-Wert einzubeziehen. Der vorliegende Beitrag stellt eine Methode dar, wie dies geschehen kann. Für die Anwendung der Methode wurden innerhalb eines Simulationsmodells Fahrtverlaufsdaten von ÖPNV-Fahrzeugen erhoben. Nach Aufbereitung dieser Daten wurden im Weiteren KI-Methoden genutzt, um die Rückstaulänge und die stauinduzierte Haltezeit zu prognostizieren. Diese für die Verlustzeit wesentlichen Werte wurden schließlich in die Berechnung der ETA einbezogen. Das vorgestellte Poster liefert erste Ergebnisse zur Genauigkeit der Prognosewerte und der damit berechneten ETA-Werte.

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