C2X-basierte Priorisierung des öffentlichen Verkehrs an Lichtsignalanlagen

Die verkehrliche Priorisierung des öffentlichen Verkehrs (ÖV) an signalisierten Knotenpunkten ist eine seit den 1980ern angewendete Praxis zur Reduzierung der Reisezeiten, zur Verbesserung der Fahrplantreue und zur Erhöhung der Fahrtenzahl. Aufgrund einer geplanten Umstrukturierung des Frequenzbereichs im Analogfunk wird eine Anpassung für viele bestehende Systeme zur Kommunikation zwischen Lichtsignalanlagen und Fahrzeugen erforderlich. Im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) wurde ein Handlungsleitfaden zur Nutzung des aufstrebenden Car-to-Infrastructure (C2X)-Kommunikationsstandards für die Priorisierung des ÖV an signalisierten Knotenpunkten entwickelt.

Handlungsempfehlung/Roadmap für C2X basierte ÖPNV-Priorisierung (Bild: Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und lnfrastruktursysteme IVI, Dresden)

Aufgabenstellung

Kooperative Intelligente Verkehrssysteme (C-ITS) ermöglichen einen gegenseitigen Informationsaustausch zwischen Lichtsignalanlagen (LSA) und Fahrzeugen. In mehreren urbanen Testfeldern wurde die Technologie bereits erfolgreich zur Priorisierung des ÖV implementiert. Die Folge ist ein verbesserter Verkehrsablauf sowie eine Erhöhung der Verkehrssicherheit. Die für 2028 angekündigte Umstrukturierung des Frequenzbereichs im Analogfunk wird in vielen Kommunen eine Anpassung der Systeme erfordern. Im Auftrag der BASt entwickelte die Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. deshalb eine Handlungsempfehlung zur Nutzung des C2X auf Basis des W-LAN Kommunikationsstandards IEEE 802.11p für die Priorisierung des ÖV an signalisierten Knotenpunkten. Die zu erstellende Roadmap sollte auf die bestehenden Systeme aufbauen und Wege für ein sukzessives Upgrade hin zur kommenden Technik aufzeigen.

Untersuchungsmethode

In einem ersten Schritt wurden die Bestandssysteme zur ÖV-Priorisierung grundlegend charakterisiert und hinsichtlich ihrer Stärken und Schwächen bewertet. Im zweiten Schritt erfolgte die Darstellung der wesentlichen Ergebnisse aus bereits veröffentlichten Pilotstudien, bei denen C2X-basierte Priorisierung implementiert und getestet wurden. Der Schwerpunkt lag auf Projekten im DACH-Raum, da hier die bisher typischen Techniken über ÖPNV-Meldepunktketten am weitesten verbreitet sind.

Daraufhin wurde ein Rahmenkonzept zur Migration der konventionellen Technik hin zu einer C2X-basierten Priorisierung entwickelt. Die Aspekte der kommunalen Seite – als Anbieter der streckenseitigen Infrastruktureinrichtungen – und der Verkehrsunternehmen – als Betreiber des öffentlichen Verkehrs – wurden gesondert betrachtet. Letztlich fand eine Darstellung der Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Verkehrsarten auf der einen Seite sowie die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen C-ITS Services auf der anderen Seite statt.

Ergebnisse

Über 80 Prozent der 80 analysierten Verkehrsunternehmen nutzen noch heute den überwiegend in den 1980ern entwickelten Analogfunk als Übertragungstechnologie zum Austausch der Meldungen zwischen Fahrzeug und Lichtsignalanlage. Nur 2 der Anfang 2019 befragten Städte testen den ETSI ITS-G5 Standard aktiv. Ein Großteil der Städte befasst sich jedoch mit der sukzessiven Einführung der C2X-basierten ÖPNV-Priorisierung. Die Erkenntnisse aus den Pilotprojekten bestätigen die entscheidende Rolle von Aspekten der EU-weiten Standardisierung und Harmonisierung der Kommunikationstechnologie sowie der IT-Sicherheit. Der Weg hin zu einer vollständigen Anbindung an die IT-Sicherheitsmechanismen wurde am Beispiel eines ÖPNV-Unternehmens skizziert. Insgesamt zeigte sich, dass mittlerweile viele Standardisierungsaktivitäten abgeschlossen sowie die Hardwarekomponenten verfügbar sind. Die C2X-Technologie wird im Pkw-Bereich bereits in zahlreichen Serienfahrzeugen der Automobilhersteller verbaut. Hinsichtlich der Wechselwirkungen zwischen den zahlreichen standardisierten C-ITS Diensten wurde die detaillierte Betrachtung auf Services beschränkt, welche einen maßgeblichen verkehrlichen Einfluss auf eine Priorisierung des ÖPNV haben, um hier einen parallelen Ausbau des Serviceangebots zu unterstützen. Ein im Projekt erstelltes beispielhaftes Pilotierungskonzept berücksichtigt die spezifischen Anforderungen der Städte und Kommunen sowie die Anforderungen und Wünsche der Verkehrsunternehmen an eine Beschleunigung des ÖPNV. Aufbauend auf den Aspekten von Planung, Umsetzung und Betrieb der ÖPNV-Priorisierung sowie der C2X-Nachrichten und Nachrichteninhalte wird ein Leitfaden zum stufenweisen Übergang vom gegenwärtigen Status Quo hin zur C2X-basierten ÖPNV-Priorisierung vorgestellt.

Folgerungen

Die Ergebnisse belegen, dass eine Nutzung des C2X-Kommunikationsstandards in der Praxis möglich ist. Wegen der noch zu bewältigenden technischen und organisatorischen Herausforderungen erscheint der sogenannte Hybridbetrieb als Übergangslösung sinnvoll. Bis zur vollständigen Implementierung von Systemen der C2X-basierten ÖV-Priorisierungstechnik empfiehlt sich der gleichzeitige Mischbetrieb zwischen Fahrzeugen und Lichtsignalanlagen mit herkömmlicher Funktechnik und Systemen mit neuen Technologien. Während in einer ersten Stufe der Fokus auf einem Umbau der Hardwarekomponenten der Kommunikationstechnologie liegt, eröffnet die finale Ausbaustufe umfangreiche Möglichkeiten zur Optimierung der ÖPNV Priorisierung durch angepasste Softwarekomponenten. Zur Umsetzung der finalen Ausbaustufe ist mit einem Zeitraum von 5 bis 10 Jahren zu rechnen.