Erfassung kritischer Verkehrssituationen in staugefährdeten Straßenabschnitten auf mehrspurigen Straßen in Baden-Württemberg

Überblick

Das Projekt entwickelt ein Verfahren zur Ermittlung von Stauenden und zur Warnung der Verkehrsteilnehmer. Die Verkehrsteilnehmer sollen eine halbe Minute lang und bis zu 1 km vor dem Erreichen des Stauendes gewarnt werden, um Auffahrunfälle zu vermeiden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf zeitweise staugefährdeten Abschnitten mehrspuriger Autobahnen, insbesondere durch Baustellen. Es wird ein Prozessmodell entwickelt, welches alle Schritte von der Datenerfassung bis zur Ausgabe einer Warnung beinhaltet. Mit Hilfe von Ausbreitungsmodellen für Stauenden sollen diese ermittelt und deren Positionen vorhergesagt werden. Datenquellen sind unter anderem temporär installierte Sensoren, insbesondere Bluetooth- und Radarsensoren, Floating Car Data und vorhandene Kameras. Für die Ausgabe der Warnungen ist die Integration in Drittanwendungen (Apps) bestimmt. Zur Erprobung der Verfahren ist geplant, die im Rahmen eines Feldversuchsfeldes auf der Baustelle Enztalquerung an der A8 bei Pforzheim gesammelten Daten zu verwenden.

Fragestellung

Bluetooth- und Radarsensoren sowie Floating Car Data (FCD) liefern verschiedene Verkehrsparameter wie Geschwindigkeiten, Volumina und Fahrzeiten. Jede dieser Verkehrsdatenquellen hat ihre inhärenten Stärken und Schwächen und repräsentiert möglicherweise nicht genau den tatsächlichen Verkehrszustand, der für die Modellierung und Vorhersage der Verkehrsbedingungen erforderlich ist. In diesem Projekt ergänzen sich die Datenquellen durch Datenfusion, um genaue Daten für die Stauerkennung und Verfolgung des Stauendes zu liefern.

Vorgehensweise

Der erste Teil des Projekts umfasst die Echtzeit-Datenerfassung von Radar- und Bluetooth-Sensoren, die auf der Autobahn platziert sind, sowie FCD-Daten von INRIX, HERE und TOMTOM. Anschließend werden die Spot-Geschwindigkeiten, das Verkehrsaufkommen und die Straßenbelegung von Radarsensoren mit den Reisezeiten und mittleren Geschwindigkeiten aus FCD- und Bluetooth-Datensätzen fusioniert. Das Ergebnis dieses Fusionsprozesses werden Verkehrsflussraten und Fahrzeugdichte sein, welche die Verkehrsbedingungen charakterisieren. Die fusionierten Ergebnisse bilden die Grundlage für die Endphase der Stauerkennung und -verfolgung.

Ergebnisse

Zu den Kernergebnissen des Projekts zählen ein Prozessmodell, das alle Schritte von der Datenerhebung über die Datenfusion bis hin zur Berechnung und Ausgabe einer Stauende-Warnung spezifiziert, sowie Algorithmen zur Detektion und Verfolgung von Stauenden, mit denen Verkehrsteilnehmer gewarnt werden können, wenn sie sich dem Ende eines Staus auf mehrspurigen Autobahnen oder Bundesstraßen nähern. Die Detektion eines Stauendes erfolgt mit einer hohen räumlich-zeitlichen Auflösung von 250 m und 15 Sekunden, welche es gestattet, die Verkehrsteilnehmer rechtzeitig und in Echtzeit zu benachrichtigen. Ein Lastenheft beschreibt die technischen Anforderungen an Drittanwendungen für eine Verarbeitung der Daten und deren Ausgabe als Meldung (Stauwarn-App). Dies ist der Grundstein, damit z. B. bestehende Apps künftig die Warnungen vor Stauenden als Funktionalität integrieren können.

Projektergebnisse im Detail: 

https://mobidata-bw.de/img/Toolbox_Img/04-MobiArch-Steckbrief-Stauende-Alarm-Final.pdf

Die Erprobung und Validierung der entwickelten Werkzeuge findet 2021 und 2022 im Zuge des sechsspurigen Ausbaues der A8 zwischen Pforzheim-Nord und Pforzheim-Süd statt. Für die Erfassung der auf den Straßenquerschnitt bezogenen (lokalen) Verkehrsmessungen werden im Rahmen der integrierten Stauwarnanlage (iStWA) A8 Radardetektoren mit spurgetrennter Erfassung aufgestellt. Diese sollten Daten mindestens im 15-s-Intervall nach TLS 2012, Typ 52/116 detektieren (Stichprobe bis 99%). Die Ergebnisse dienen als Basis für die direkte Staudetektion im Teilsegment und für das Stauverfolgungsmodell. Zu den lokalen Detektoren kommen streckenbezogene Kombi-Detektoren (Technologien Bluetooth BT, Bluetooth Low Energie BLE und WiFi), die im Testfeld an Aufstellvorrichtungen der Stauwarnanlage montiert werden und insbesondere Reisezeiten und Staus für die Abschnitte erfassen (Stichprobe 30 bis 70%). Als dritte Komponente für die Stauermittlung kommen die auf 250m- Subsegmente fusionierten streckenbezogenen Verkehrsfluss- und Staudaten aus dem Bestand des Landes (FCD-Datenquelle Inrix u.a. soweit vorhanden) zum Einsatz. Zur Validierung werden WebCams und weitere kartenbasierte Verkehrsinformationen verwendet. AI-Videodetektoren kommen als Referenz hinzu, um deren Potenzial für die Detektion des Stauendes einzubeziehen.

LeitungProf. Dr.-Ing. Michael Hahn
PartnerITS-United GmbH, AVT Consult GmbH
Link

https://mobidata-bw.de/img/Toolbox_Img/04-MobiArch-Steckbrief-Stauende-Alarm-Final.pdf

FördergeberVerkehrsministerium Baden-Württemberg
AusschreibungFörderlinie MobiArch
Laufzeit13.06.2019–28.02.2021

Team

Name und Position Bereich E-Mail und Telefon Raum
Professor +49 711 8926 2560 2/209
Akademischer Mitarbeiter Institut für Angewandte Forschung (IAF)2/281