Künstliche Intelligenz für die Verkehrsflusssteuerung der Zukunft

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Smarte Verkehrsflusssteuerung mit LiDAR

Prof. Dr.-Ing. Kummert schreibt in seinem Gastbeitrag im KI.NRW-Blog, wie eine KI-gestützte Verkehrsflussanalyse als Entscheidungshilfe für kommunale Verkehrspolitik genutzt werden kann.

Die digitale Transformation im Bereich Verkehr beschäftigt sich mit einer Vielzahl verschiedener Themengebiete, darunter besonders öffentlichkeitswirksame Ansätze wie automatisiertes oder autonomes Fahren. Entscheidend ist für diese und viele andere Entwicklungen die Künstliche Intelligenz (KI), die durch jetzt verfügbare enorme Rechenleistungen die Automatisierung von Mobilitätslösungen vorantreibt und durch stetig neue Erkenntnisse in der Forschung immer wieder innovative Möglichkeiten eröffnet. Auch in der Steuerung und Messung von Verkehrsflüssen, die den automatisierten Mobilitätsthemen zugrunde liegt, wird KI erfolgreich eingesetzt. Im KI.NRW-Leuchtturmprojekt bergisch.smart_mobility wird aktuell LiDAR-Sensorik in Verbindung mit einer KI-basierten Datenanalyse-Software zur Verkehrsflussanalyse erprobt.

Eine Frage der Infrastruktur

Die Zukunft der Verkehrsanalyse und -steuerung, wie sie auch im Projekt bergisch.smart_mobilty gedacht wird, kann man sich in etwa so vorstellen: dynamische Verkehrsschilder, mit LiDAR-Sensorik ausgestattete Ampelanlagen und automatisierte Fahrzeuge kommunizieren via W-Lan-Sender oder Mobilfunk miteinander sowie mit den zentralen Leitrechnern der Kommunen, um den Verkehr der Zukunft sicherer, flüssiger und auch emissionsärmer zu gestalten.

Die gegenwärtige Ausgangssituation sieht jedoch vielerorts ganz anders aus: Kommunen stehen aktuell noch vor der Frage, wie sie ihre Verkehrsinfrastruktur und technischen Anlagen erst einmal optimal aufbauen können, sodass sie effektiv und möglichst nachhaltig für die Zukunft gerüstet sind. Aufgrund der schnellen technologischen Entwicklungszyklen, die im Kontrast stehen zu den langen Infrastrukturzyklen und Entscheidungsprozessen in der Politik, ist kaum absehbar, welche Kommunikationsschnittstellen und Übertragungstechnologien langfristig zum Zuge kommen werden. Zudem können bspw. Ampelanlagen aufgrund des hohen finanziellen Aufwands meist nur schrittweise aufgerüstet oder erneuert werden.

Erprobung eines zukunftsfähigen Verkehrsanalysesystems

Die Erprobung smarter Lösungen für das Verkehrsmanagement der Zukunft kann dabei helfen, den Kommunen das Treffen strategischer Entscheidungen bei infrastrukturellen Fragen zu erleichtern. In Zusammenarbeit mit dem Technologieunternehmen LiangDao sowie den Technischen Betrieben Solingen wird deshalb im Rahmen von bergisch.smart_mobility seit März 2021 in Solingen-Ohligs der Einsatz von LiDAR-Sensorik zur Erfassung von Verkehrsströmen und die Auswertung der Sensordaten mithilfe von Künstlicher Intelligenz erprobt. Die Bergische Universität Wuppertal und die Bergische Struktur- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft mbH begleiten dabei die Umsetzung sowie die Evaluation.

LiDAR-Sensorik und Künstliche Intelligenz Hand in Hand

Der Begriff LiDAR ist ein Akronym für Light Detection and Ranging, also für die Lichterkennung und Entfernungsmessung von Objekten und Personen. Durch gepulste Laserstrahlen wird die Entfernung von bewegungslosen oder sich bewegenden Objekten sowie Personen gemessen und anschließend in Form einer 3D-Punktwolke visualisiert. Dabei erfasst der LiDAR-Sensor alle Verkehrsteilnehmer*innen im Kreuzungsbereich in allen Richtungen, also auf dem Fußweg, dem Fahrradweg und der Fahrbahn. Es werden so nicht nur Autos, Lastwagen und Motorräder in den Messungen berücksichtigt, sondern auch Fahrräder und Fußgänger*innen. Die durch die Messung gewonnenen Daten werden mittels einer KI-getriebenen Software weiterverarbeitet. Sie liefern wertvolle Informationen für die Verkehrsplanung und somit für eine effektive Verkehrsführung in der Stadt.

Ein entscheidender Vorteil der LiDAR-Technologie gegenüber klassischen Verkehrsflussmessungsmethoden ist zudem die datenschutzkonforme Erhebung der Verkehrsdaten. Erfasst werden nur Umrisse und Bewegungsabläufe von Objekten und Personen, jedoch keine sensiblen Daten, wie Gesichter oder Autokennzeichen.

Ein wichtiger Schritt für die Verkehrsanalyse und -steuerung von Morgen

Die praktische Erprobung dieses Verkehrsanalysesystems stellt einen wichtigen nächsten Schritt in Richtung Zukunftsmobilität dar. Bei erfolgreicher Testung steht der Stadt Solingen eine effiziente neue Möglichkeit der Verkehrsflussanalyse zur Verfügung, welche sich auch auf weitere Standorte übertragen lassen würde. Diese Art der Analyse könnte dann die zukünftige Verkehrsflussteuerung positiv unterstützen. Sie würde beispielsweise eine Veränderung weg von starren Ampelwechselzeiten und hin zu modularen Grünphasen ermöglichen, um den Verkehr optimal steuern zu können.