DLR-Forschungsprojekt

Wenn Ampeln wie von Geisterhand grün werden

Ein neuartiges System auf Basis des europäischen Satellitenprogramms Galileo vernetzt Einsatzfahrzeuge der Polizei oder Feuerwehr mit Ampelanlagen. Dadurch können die Ampeln automatisch auf grün schalten, wenn sich ein Einsatzfahrzeug nähert.

Insgesamt drei Polizeiwagen wurden in Berlin mit dem neuen HALI-System ausgestattet, um auf Einsatzfahrten „grünes Licht“ von den Ampelanlagen im Stadtgebiet zu bekommen. Foto: DLR

Für Feuerwehr und Polizei zählen im Einsatz jede Sekunde. Doch zwischen den Einsatzkräften und dem Ziel steht meist ein unberechenbares Hindernis – Straßenkreuzungen mit roten Ampeln. Trotz Blaulicht und Martinshorn müssen die Einsatzkräfte ihre Fahrzeuge kräftig abbremsen, um sich und anderen Verkehrsteilnehmern keinem Risiko auszusetzen. Wäre die Ampel dagegen schon kurz vor ihrem Eintreffen grün, könnten sie die Kreuzung sicher und zügiger passieren.

Eine mögliche Lösung für eine unfallfreie und zügige Einsatzfahrt liefern spezielle Signale des europäischen Satellitennavigationssystems Galileo. „HALI-Berlin ist weltweit das erste und bisher einzige Projekt, in dem die Satellitensignale und operationelle Galileo Public Regulated Service (PRS)-Empfänger im realen Einsatz verwendet werden. Diese Kombination aus Galileo PRS-Empfängern in Einsatzfahrzeugen und moderner Kommunikations- und Verkehrstechnik in Ampeln hat nun ihren ersten Praxistest gemeistert“, betont René Kleeßen, Direktor für Organisationen und Infrastruktur in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

Durch die grün zeigenden Ampeln verliefen die Fahrten gleichmäßiger – also mit weniger starkem Abbremsen und Beschleunigen in den Kreuzungsbereichen. „Die innovative Satellitennavigationstechnologie wird in Zukunft das Leben von Einsatzkräften und anderen Verkehrsteilnehmern schützen und gleichzeitig die Einsatzfahrten beschleunigen. Raumfahrt leistet so ihren Teil, um den Verkehr auf der Erde sicherer zu machen“, führt Kleeßen aus. Zudem konnten die ausgerüsteten Einsatzfahrzeuge dank Galileo PRS-Technologie und Sensorfusion trotz Häuserschluchten, Tunneln und Brücken fahrstreifengenau geortet werden.

Ampelsteuerung für Einsatzfahrzeuge

Der Begriff „HALI“ leitet sich aus der Abkürzung des Finnischen „HälytysAjoneuvojen LIikennevaloetuudet“ ab, was übertragen „Ampelsteuerung für Einsatzfahrzeuge“ bedeutet. Anders als bei der ursprünglichen Systemidee aus Finnland kommt bei HALI-Berlin allerdings eine hochgenaue und zugleich stör- und täuschungssichere Positionsbestimmung auf Grundlage des Galileo Public Regulated Service (PRS) für eine grüne Welle für Einsatzfahrzeug zum Einsatz. Eine leistungsfähige Verschlüsselung verhindert effizient, dass Zeitsignal und Position absichtlich durch sogenanntes Spoofing verfälscht werden. Darüber hinaus erschwert PRS das sogenannte Jamming, also die gezielte Unterbrechung oder Überlagerung der Signale durch eine Störquelle.

Die HALI-Einsatztechnik wird in den Wagen in kompakter Form im Kofferraum platziert. Foto: DLR

„Diese doppelte Sicherheit macht eine Vielzahl sicherheitskritischer und anspruchsvoller Anwendungen überhaupt erst möglich. Außerdem bieten das spezielle Signaldesign und die Verwendung verschiedener Frequenzen maßgebliche Vorteile unter schwierigen Umgebungsbedingungen wie innerstädtische Häuserschluchten mit Abschattungen. Galileo PRS ist damit ideal geeignet, um in einem anspruchsvollen Szenario, wie bei der Ampelsteuerung für Einsatzfahrzeuge durch die Berliner Feuerwehr und Polizei, eingesetzt zu werden”, erklärt Hendrik Osenberg, HALI-Projektleiter bei der DLR.

Partner entwickelten PRS-Empfänger für den Einsatz weiter

Damit das HALI-System in einen Realbetrieb übergehen kann, wurden die bisher unter Laborbedingungen betriebenen PRS-Empfänger weiterentwickelt, um zuverlässiger und robuster zu arbeiten. „Im Einsatzalltag müssen die Spezialempfänger den harten Witterungsbedingungen sowie Stoß- und Beschleunigungsvorgängen im Fahrzeug widerstehen können. Ebenso wurden sie mit Blick auf Größe und Gewicht optimiert, da in den Einsatzfahrzeugen oftmals nur wenig Platz vorhanden ist“, erklärt Alexander Rügamer, HALI-Projektleiter beim Fraunhofer IIS. Weil die Stromversorgung über das Bordnetz abgedeckt wird, mussten die Entwickler außerdem den „Energiehunger“ der Empfänger senken, bevor die Geräte für den Praxiseinsatz genutzt werden konnten. Insgesamt fünf Einsatzfahrzeuge wurden mit diesen weiterentwickelten Empfängern ausgerüstet – davon drei Streifenwagen der Polizei Berlin sowie ein Rettungswagen und ein Lösch- und Hilfeleistungsfahrzeug der Berliner Feuerwehr. All diese Fahrzeuge sind regelmäßig im Stadtteil Moabit im Einsatz, der das Testfeld für HALI-Berlin bildet.

„Eine präzise und sichere Positionsbestimmung über Galileo-PRS allein beschert dem Einsatzfahrzeug jedoch noch keine grüne Welle“, erklärt Robert Oertel, HALI-Projektleiter beim DLR-Institut für Verkehrssystemtechnik. Auch die Ampeln müssten technisch so ausgerüstet sein, dass sie von den Einsatzwagen „angesprochen” werden können. Sie müssen dafür einen sogenannten Bevorrechtigungswunsch erkennen und umsetzen können. Daher wurden acht Anlagen im Testgebiet zusätzlich mit spezieller Kommunikations- und Verkehrstechnik ausgestattet. „Dadurch können sich die nähernden Fahrzeuge an diesen Ampeln mit einem zeitlichen Vorlauf anmelden, woraufhin diese dann automatisch auf Grün schalten. So wird ein möglicher Rückstau bereits im Vorfeld vermieden. Die Einsatzfahrzeuge können so sicher und mit höherer Geschwindigkeit über die Kreuzung fahren“, so Oertel weiter. Die Koordination einer Einsatzroute über mehrere Ampeln hinweg übernimmt dabei ein intelligentes Backend. Der zentrale HALI-Server empfängt von den Einsatzleitsystemen der Feuerwehr und Polizei zunächst Informationen zu den Einsatzzielen der ausgerüsteten Fahrzeuge. Die Einsatzrouten entsprechen dabei den von Feuerwehr und Polizei am häufigsten gewählten Strecken. (jr)

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