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Untersuchung von Detektionstechnologien für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen

Zuverlässig funktionierende Detektionstechnologien sind die Grundvoraussetzung für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen. Auf Veranlassung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wurden verschiedene am Markt befindliche Technologien auf Eignung und Anwendungsmöglichkeiten an einer Testkreuzung untersucht. Die daraus resultierenden Erkenntnisse sollen es Planern erleichtern, auch für besondere Einsatzbedingungen die beste Detektionstechnologie auszuwählen.

Das Foto zeigt unterschiedliche Detektoren an einer Lichtsignalanlage. Unterschiedliche Detektoren im direkten Vergleich an einer Lichtsignalanlage der Testkreuzung (Bild: Schlothauer & Wauer GmbH)

Aufgabenstellung

Für die verkehrsabhängige Steuerung von Lichtsignalanlagen werden als Eingangsgrößen qualitativ hochwertige Verkehrsdaten benötigt. Die Grundvoraussetzungen sind die Auswahl geeigneter Detektionstechnologien bereits in der Planungs- und Bauphase sowie die optimale Positionierung und Einrichtung der Detektoren. Zunehmend werden neben den klassischen Induktionsschleifendetektoren auch andere Detektionstechnologien wie Video, Wärmebild, Radar oder Magnetfeld eingesetzt. Deren technologie- und bauartbedingten Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten wurden in Deutschland jedoch noch nicht hinreichend wissenschaftlich und herstellerunabhängig untersucht. Die BASt beauftragte deshalb das Ingenieurbüro Schlothauer und Wauer, München, mit der Aufgabe, die Einsatzkriterien für verschiedene Detektortechnologien zu eruieren und zusammenzustellen.

Untersuchungsmethode

Grundlegend wurden die zum Zeitpunkt der Untersuchung am Markt zur Verfügung stehenden Detektionstechnologien recherchiert und erörtert. Darauf folgte eine Definition der Kriterien und Kenngrößen zur Bewertung der Detektionsqualität der Detektoren. Auf einem eigens eingerichteten Testfeld wurde über mehrere Monate hinweg ein Feldtest marktüblicher Detektoren durchgeführt, die von den Herstellern zur Verfügung gestellt wurden. Parallel wurde ein Verfahren zur Auswertung der erhobenen Detektordaten entwickelt.

Unter Verwendung von referenzfreien Prüfungen wurden die Detektordaten auf tatsächliche Verfügbarkeit, Vollständigkeit, Konsistenz und Korrektheit untersucht. Mittels einer über Videobildauswertungen erstellten Referenz wurde zudem die Eignung verschiedener Detektionstechnologien in den Bereichen Zählung, Freigabezeit Verlängerung und Freigabezeit Anforderung ausgewertet. Diese Auswertung wurde zudem in Abhängigkeit zu Umwelteinflüssen wie Helligkeit und Niederschlag sowie zur Verkehrsmenge betrachtet.

Ergebnisse

Im Verlauf der referenzfreien Prüfungen “tatsächliche Verfügbarkeit”, “Vollständigkeit”, “Konsistenz” und “Korrektheit” konnten alle Detektoren sehr hohe Werte erzielen. Die Überprüfung der Daten auf Vollständigkeit und Konsistenz belegte eine über den Auswertungszeitraum hundertprozentige Vollständigkeit und Konsistenz der Daten. Mit Blick auf diese Prüfungen gibt es keine Einsatzeinschränkungen für bestimmte Technologien.

Hinsichtlich der Randbedingungen, beispielsweise der Positionierung der Detektoren, kann eine gleichermaßen hohe Empfehlung für alle Detektoren ausgesprochen werden.

Die referenzierten Prüfungen bilden die Genauigkeit der Daten ab. Für den Einsatz an lichtsignalgesteuerten Knotenpunkten eignen sich die untersuchten Detektionstechnologien je nach Anwendungsfall in unterschiedlichem Maße. Für die Wärmebilddetektion zeigten die ausgewerteten Daten zwar eine niedrigere Detektionsrate im Anwendungsfall der Zählung; positiv zu bewerten ist jedoch die über alle Einflussfaktoren konstant niedrige Fehlalarmrate. Stellen schlechte Lichtverhältnisse hohe Anforderungen an die Wirkung der Detektoren, weist der Wärmebilddetektor hohe Genauigkeitswerte auf. Ebenfalls sind die Induktionsschleifen vom Faktor Lichtverhältnis unbeeinflusst. Die am Test beteiligten Videodetektoren generierten bei nächtlichen Zählungen teils erhöhte Fehlalarmraten. Herausforderungen für die Videodetektion stellten teilweise dunkle Lichtverhältnisse gepaart mit Niederschlag dar. Mit steigender Helligkeit stiegen auch die Detektionsraten der Videotechnologie, was zu einer Einsatzempfehlung bei guten Lichtverhältnissen führt.

Im Laufe der Untersuchung wurden einige Ursachen für fehlerhafte Detektionen festgestellt. Dazu gehörten sehr dicht aneinander über die Erfassungsbereiche der Detektoren fahrende Fahrzeuge, die dann als nur ein Fahrzeug erkannt wurden. Häufig unerkannt blieben zudem Motorräder, die sehr weit am Rand eines Fahrstreifens fuhren. Bei einem Fahrstreifenwechsel im halteliniennahen Bereich, wo sich auch die Erfassungsbereiche der Detektoren befinden, wurde vereinzelt ein Fahrzeug doppelt detektiert.

Folgerungen

Alle untersuchten Detektionstechnologien erwiesen sich grundsätzlich als geeignet zur Anwendung an Lichtsignalanlagen. Bestimmte Einflussfaktoren können jedoch zu Unterschieden der Leistungsfähigkeit führen. Die Forschungsergebnisse bieten daher den Planungsämtern eine Hilfestellung bei der Auswahl der besten Detektionstechnologie für besondere Anwendungsfälle.

  • Kontakt

    Bundesanstalt für Straßenwesen
    Brüderstraße 53
    51427 Bergisch Gladbach
    Info-Service
    Telefon: 02204 43-9101
    Fax: 02204 43-2550
    info@bast.de

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