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Smart City

Wie 5G den Stadtverkehr sicherer macht

12.02.2024
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In vielen Städten sind die 5G-Netze bereits gut ausgebaut, auch in Saarlouis. Ein Projektteam will diesen Vorteil nutzen, um die Feuerwehr durch den Stau zu bringen und Radfahrende vor Unfällen zu schützen.

An der Kreuzung zwischen der Walter-Bloch-Straße und der Lisdorfer Straße ist immer etwas los. Richtung Norden geht es in die Innenstadt von Saarlouis, nach Süden zur Autobahn. Feuerwache und Krankenhaus sind gleich um die Ecke.

Da ertönt ein Martinshorn und ein Feuerwehrfahrzeug nähert sich. Innerhalb der etwa 30 Sekunden, die die Fahrt von der Feuerwache bis zur Kreuzung dauert, lichtet sich der Verkehr wie von Zauberhand. Zunächst schalten alle Ampeln auf Rot, kein Fahrzeug ist mehr in der Mitte der Kreuzung. Kurz darauf springt die Ampel in Fahrtrichtung der Feuerwehr auf Grün, die hier wartenden Autos fahren los und machen Platz. Als der Einsatzwagen schließlich ankommt, kann er ungehindert über die Kreuzung sausen.

Ermöglicht wird dies durch eine sogenannte Vorrangschaltung, die die Freiwillige Feuerwehr – in Zusammenarbeit mit den Stadtwerken Saarlouis und der saarländischen Hochschule für Technik und Wirtschaft (htw saar) – hier erprobt.

Dank Vorrangschaltung: freie Bahn für die Freiwillige Feuerwehr.

Vorrangschaltung verringert Unfallrisiko bei Blaulichtfahrten

Und die funktioniert so: Ein Einsatzfahrzeug der Feuerwehr ist mit einer sogenannten On-Board-Unit (kurz: OBU) der Firma Yunex ausgestattet. Sobald das Blaulicht aktiviert wird, beginnt die OBU, die GPS-Position des Einsatzwagens an den zentralen Verkehrsrechner der Stadt zu senden. Anhand von virtuell definierten Meldepunkten erkennt das System, wenn sich das Fahrzeug besagter Kreuzung nähert – und schaltet vom Normalbetrieb in die Vorrangschaltung.

Vorfahrt für die Feuerwehr: So geht es mit 5G schnell am Stau vorbei

Die Position des Einsatzfahrzeugs wird an drei georeferenzierten Meldepunkten (M) über 5G-Mobilfunk an den Verkehrsrechner übermittelt, der die Ampeln steuert:

M1) Vorwarnstufe: Ist das Fahrzeug hier, werden alle Ampeln der Kreuzung auf Rot geschaltet. 

M2) Vorrangschaltung: Die Ampel in Fahrtrichtung des Einsatzfahrzeugs wird Grün. Wartende Autos räumen die Kreuzung, das Einsatzfahrzeug hat freie Fahrt. 

M3) Ende: Die Ampeln kehren wieder in das reguläre Programm zurück.

5G sorgt für schnelle und stabile Datenübertragung

Auch Wissenschaftler Fabien Coulet von der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (htw saar) ist sichtlich begeistert. „Wir haben so lange daran gearbeitet. Es ist toll, dass wir das System nun endlich vorführen können – und alles funktioniert.“ Die Hochschule ist mit gleich zwei Fachbereichen an dem Projekt beteiligt: Fachleute für das Straßen- und Verkehrswesen arbeiten eng mit ihren Kolleginnen und Kollegen aus der Kommunikationstechnik zusammen.

Zu letzteren zählt Fabien Coulet. Der Spezialist für Mobilfunktechnologie erläutert, welche Rolle 5G bei dem Projekt spielt: „Anders als bei anderen 5G-Projekten reden wir hier nicht über große Datenmengen. Wichtig sind für uns hingegen die geringen Latenzzeiten, denn die Kommunikation zwischen OBU und Verkehrsrechner muss sehr schnell gehen.“ Mit Latenz ist die Verzögerung in der Datenübertragung gemeint. Sie ist bei 5G wesentlich geringer als bei 4G-Mobilfunk oder WLAN.

Mindestens genauso wichtig sei der Faktor Stabilität: „Wir profitieren hier vom Network-Slicing, also der Möglichkeit, das Netz in Scheiben zu schneiden“, erklärt Coulet. Was das bedeutet, macht er an einem Beispiel deutlich: Wenn an Tagen wie Silvester alle Menschen gleichzeitig ihre Mobiltelefone nutzen, ist das Netz überlastet. Schlimmstenfalls kann dies dazu führen, dass kritische Anwendungen wie die Vorrangschaltung nicht mehr funktionieren. Das 5G-Network-Slicing ermöglicht es, solchen kritischen Anwendungen eine zuvor definierte Netzkapazität zu garantieren. Wäre das 5G-Netz ein Kuchen, wäre ein Stück davon sicher für die Feuerwehr reserviert.

5G im Feuerwehrfahrzeug

Stefanie Lange von der Feuerwehr Saarlouis: Jede Blaulichtfahrt birgt ein Risiko.
Ralph Jänicke (links) vom Hersteller Yunex erläutert die Funktionsweise der On-Board-Unit (OBU).
Fabien Coulet (Mitte), Mobilfunkexperte von der htw saar, bevorzugt 5G wegen geringer Latenz und hoher Stabilität.

5G-Projekte machen Saarlouis zur Smart City

5G bringt also beste Voraussetzungen für den Einsatz der On-Board-Unit mit. Fabien Coulet ist überzeugt: „Die Technologie ist serienreif. Nicht mehr lange und solche Systeme werden standardmäßig in allen Einsatzfahrzeugen verbaut.“ Die Feuerwehr in Saarlouis, eine der ältesten freiwilligen Feuerwehren Deutschlands, wird dann bereits einen Schritt voraus sein. Wie kommt das eigentlich?

„Das Thema 5G steht in direktem Zusammenhang mit unserer Smart-City-Strategie“, erklärt Dr. Ralf Levacher, technischer Geschäftsführer der Stadtwerke Saarlouis. Bei beiden Themen arbeiten Stadtverwaltung und Stadtwerke eng zusammen. Und als man vor einigen Jahren die Bürgerinnen und Bürger befragte, welche Themen ihnen im Zusammenhang mit einer intelligenten, vernetzten Stadt besonders wichtig seien, stand die Mobilität an erster Stelle.

Kein Wunder also, dass man im Bereich Verkehr gleich vier Teilprojekte in Angriff genommen hat. Neben der Vorrangschaltung für Rettungsfahrzeuge arbeitet das Projektkonsortium an einem Park- und Verkehrsleitsystem, an der smarten Beleuchtung von Fußwegen sowie an einem Kollisionsschutz für Radfahrer.

KI, Edge Computing und 5G schützen Radfahrende

Kollisionsschutz per Mobilfunk? Auch hier lohnt sich ein Ortsbesuch. Die Abfahrt von der Gustav-Heinemann-Brücke in Richtung Innenstadt ist mindestens so stark befahren wie die eben besuchte Kreuzung. Die Strecke ist abschüssig, sowohl Autos als auch Fahrräder haben ein ordentliches Tempo drauf. Die frühe Dunkelheit im Herbst und Winter macht die Sache nicht besser. Und so kommt es an der ersten Rechtsausfahrt hinter der Brücke immer wieder zu Kollisionen zwischen Autos und Radfahrenden.

Abfahrt von der Gustav-Heinemann-Brücke: Für Radfahrer eine der gefährlichsten Stellen der Stadt.

Die Kollisionswarnanlage soll das ändern. Patrik Steffes von Yunex erläutert, wie: „Am Beleuchtungsmast ist eine Kamera installiert. Mithilfe künstlicher Intelligenz wird das Live-Bildmaterial vor Ort ausgewertet und erkannt, wenn sich ein Auto und ein Fahrrad gleichzeitig der Abbiegespur nähern.“ Ist dies der Fall, blinken in der Fahrbahn verbaute Leuchtdioden sowie ein Lichtsignal am Mast auf, um sowohl die Person am Steuer als auch die Radfahrenden vor einer potenziellen Kollision zu warnen.

„Anders als bei der Vorrangschaltung sind in diesem Fall große Datenmengen im Spiel“, ergänzt Nachrichtentechniker Fabien Coulet. „Schließlich muss die KI ununterbrochen die Bilddaten der Kamera auswerten.“ Da es sich um personenbezogene Daten handelt, werden sie nicht an einen Zentralrechner geschickt, sondern direkt vor Ort ausgewertet. Edge Computing nennt sich diese dezentrale Form der Datenverarbeitung. Die 5G-Technologie sorgt dafür, dass der Informationsaustausch zwischen Kamera, KI-System und Leuchtdioden reibungsfrei abläuft.

Technologie kann Unfälle beim Abbiegen verhindern

Wie das Feuerwehrprojekt steht auch der Kollisionsschutz kurz vor dem Alltagseinsatz. Doch das soll nur der Anfang sein, betonen alle Projektbeteiligten. „Was wir hier machen, sind Testballons. Wenn wir sehen, dass es funktioniert, wird es darum gehen, diese Systeme auch an anderen Stellen der Stadt auszurollen“, betont Thorsten Cypra, Professor für Verkehrswesen an der htw saar. Sein Team hat das Fachwissen rund um Verkehrs- und Stadtplanung eingebracht.

Eine Kamera erfasst das Verkehrsgeschehen. Eine KI erkennt, ob sich Fahrrad und Auto potenziell auf Kollisionskurs befinden.

„Gerade Rechtsabbiegeunfälle sind ein massives Problem“, weiß Cypra. Wenn es zu Unfällen zwischen Autos und Fahrrädern komme, gingen diese meist tödlich oder mit schweren Verletzungen für die Radfahrenden aus. Das müsse sich ändern. „Mit jedem Unfalltoten, den wir verhindern, verhindern wir auch viel menschliches Leid in den Familien und Freundeskreisen.“

Wie recht er damit hat, beweist ein Sprung zurück an die Kreuzung Walter-Bloch-Straße/Lisdorfer Straße. Ein weißes Fahrrad liegt hier im Gebüsch. Die Inschrift erinnert an ein „Mädchen mit Fahrrad“, das hier zu Tode kam. Eine Mahnung. Aber auch ein Ansporn, den Verkehr der Kreisstadt Saarlouis Stück für Stück sicherer zu machen.

5G-Anwendungsfälle für Saarlouis

Ab November 2021 hat das Bundesministerium für Digitales und Verkehr das Projekt „5G-SLS“ gefördert. Es ist Teil des 5G-Innovationswettbewerbs. Unter dem Leitgedanken „5G-Services für die Kreisstadt Saarlouis“ werden Anwendungsfälle konzipiert, umgesetzt und getestet, die auf dem neuen Mobilfunkstandard basieren.

Mit den Stadtwerken Saarlouis, der Kreisstadt Saarlouis, dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) sowie der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (htw saar) bringen vier verschiedene Partner ihr Know-how und ihre Erfahrungen ein. Das Forschungsprojekt gliedert sich in drei Teilbereiche:

  • die hier vorgestellten Verkehrsprojekte

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